Представление символов, таблицы кодировок

Материал из Викиконспекты
Перейти к: навигация, поиск

Представление символов в вычислительных машинах

В вычислительных машинах символы не могут храниться иначе, как в виде последовательностей битов (как и числа). Для передачи символа и его корректного отображения ему должна соответствовать уникальная последовательность нулей и единиц. Для этого были разработаны таблицы кодировок.

Количество символов, которые можно задать последовательностью битов длины n, задается простой формулой [math]C(n) = 2^n[/math]. Таким образом, от нужного количества символов напрямую зависит количество используемой памяти.

Таблицы кодировок

На заре компьютерной эры на каждый символ было отведено по 5 бит. Это было связано с малым количеством оперативной памяти на компьютерах тех лет. В эти 64 символа входили только управляющие символы и строчные буквы английского алфавита.

С ростом производительности компьютеров стали появляться таблицы кодировок с большим количеством символов. Первой 7 битной кодировкой стала ASCII7. В нее уже вошли прописные буквы английского алфавита, арабские цифры, знаки препинания. Затем на ее базе была разработана ASCII8, в которым уже стало возможным хранение 256 символов: 128 основных и еще столько же расширенных. Первая часть таблицы осталась без изменений, а вторая может иметь различные варианты (каждый имеет свой номер). Эта часть таблицы стала заполняться символами национальных алфавитов.


Определение:
ASCII - таблицы кодировок, в которых содержатся основные символы (английский алфавит, цифры, знаки препинания, символы национальных алфавитов(свои для каждого региона), служебные символы) и длина кода каждого символа [math]n = 8[/math] бит.


Но для многих языков (например, арабского, японского, китайского) 256 символов недостаточно, поэтому развитие кодировок продолжалось, что привело к появлению UNICODE.


Определение:
UNICODE - таблицы кодировок, в которых содержатся все используемые символы и длина кода каждого символа [math]n \geq 8[/math] бит.


Наиболее известные кодировки

7 бит:

  • ASCII7 - первая кодировка, пригодная для работы с текстом. Помимо маленьких букв английского алфавита и служебных символов, содержит большие буквы английского языка, цифры, знаки препинания и другие символы.

Кодировки стандарта ASCII (8 бит):

  • ASCII - первая кодировка, в которой стало возможно использовать символы национальных алфавитов.
  • КОИ8-R - первая русская кодировка. Символы кириллицы расположены не в алфавитном порядке. Их разместили в верхнюю половину таблицы так, чтобы позиции кириллических символов соответствовали их фонетическим аналогам в английском алфавите. Это значит, что даже при потере старшего бита каждого символа, например, при проходе через устаревший семибитный модем, текст остается "читаемым".
  • CP866 - русская кодировка, использовавшаяся на компьютерах IBM в системе DOS.
  • Windows-1251 - русская кодировка, использовавшаяся в русскоязычных версиях операционной системы Windows в начале 90-х годов. Кириллические символы идут в алфавитном порядке. Содержит все символы, встречающиеся в типографике обычного текста (кроме знака ударения).[1]

Кодировки стандарта UNICODE:

  • UTF8 - самая распространенная на данный момент кодировка из семейства UNICODE. [2]
Unicode UTF-8 Представленные символы
0x00000000 — 0x0000007F 0xxxxxxx ASCII, в том числе английский алфавит, простейшие знаки препинания и арабские цифры
0x00000080 — 0x000007FF 110xxxxx 10xxxxxx кириллица, расширенная латиница, арабский алфавит, армянский алфавит, греческий алфавит, еврейский алфавит и коптский алфавит; сирийское письмо, тана, нко; Международный фонетический алфавит; некоторые знаки препинания
0x00000800 — 0x0000FFFF 1110xxxx 10xxxxxx 10xxxxxx все другие современные формы письменности, в том числе грузинский алфавит, индийское, китайское, корейское и японское письмо; сложные знаки препинания; математические и другие специальные символы
0x00010000 — 0x001FFFFF 11110xxx 10xxxxxx 10xxxxxx 10xxxxxx музыкальные символы, редкие китайские иероглифы, вымершие формы письменности
111111xx служебные символы c, d, e, f

Также возможны коды длиной в 5 и 6 байт, но на практике они не используются. Это связано с тем, что в стандарт Unicode не входят символы с кодом выше 0x10ffff.

BOM

Byte Order Mark (BOM) - Unicode символ, используемый для индикации порядка байтов (порядка байт) текстового файла. Его кодовый символ U+FEFF. По спецификации его использование не является обязательным, однако если BOM используется, то он должен быть установлен вначале текстового файла. Помимо своего конкретного использования в качестве указателя порядка байтов, символ может также указать какой кодировкой Unicode закодирован текст.

Кодировка Unicode может использовать 16-битные или 32-разрядных числа и приложение должно знать как дальше с ним поступать. Поэтому потребность в BOM возникает при обмене документами.

Использование

В потоке данных UTF-16 старший байт может записываться либо перед младшим (англ. UTF-16 big-endian), либо после младшего (англ. UTF-16 little-endian). Аналогично существует два варианта четырёхбайтной кодировки — UTF-32BE и UTF-32LE.

Для определения формата представления Юникода в текстовом файле используется приём, по которому в начале текста записывается символ U+FEFF (неразрывный пробел с нулевой шириной), также именуемый меткой порядка байтов (англ. byte order mark, BOM). Этот способ позволяет различать UTF-16LE и UTF-16BE, поскольку символа U+FFFE не существует. Также он иногда применяется для обозначения формата UTF-8, хотя к этому формату и неприменимо понятие порядка байтов.

Представление кодировки Byte order marks

Кодирование Представление (Шестнадцатеричная) Представление (Десятичная) Представление (ISO-8859-1)
UTF-8 EF BB BF 239 187 191 
UTF-16 (BE) FE FF 254 255 þÿ
UTF-16 (LE) FF FE 255 254 ÿþ
UTF-32 (BE) 00 00 FE FF 0 0 254 255 □□þÿ (□ ASCII символ нуль)
UTF-32 (LE) FF FE 00 00 255 254 0 0 ÿþ□□ (□ ASCII символ нуль)
UTF-7 2B 2F 76 38
2B 2F 76 39
2B 2F 76 2B
2B 2F 76 2F[t 1] 		43 47 118 56
43 47 118 57
43 47 118 43
43 47 118 47 		+/v8
+/v9
+/v+
+/v/
UTF-1[t 2] F7 64 4C 247 100 76 ÷dL
UTF-EBCDIC[t 2] DD 73 66 73 221 115 102 115 Ýsfs
SCSU[t 2] 0E FE FF[t 3] 14 254 255 □þÿ (□ ASCII "shift out" символ)
BOCU-1[t 2] FB EE 28 <code>251 238 40 ûî
GB-18030[t 2] 84 31 95 33 132 49 149 51 □1■3 (□ и ■ несопоставленные ISO-8859-1 символы)

К сожалению, этот способ не позволяет надёжно различать UTF-16LE и UTF-32LE, поскольку символ U+0000 допускается Юникодом (хотя реальные тексты редко начинаются с него).

Ссылки


Ошибка цитирования Для существующих тегов <ref> группы «t» не найдено соответствующего тега <references group="t"/> или пропущен закрывающий тег </ref>

Источник — «http://neerc.ifmo.ru/wiki/index.php?title=Представление_символов,_таблицы_кодировок&oldid=11800»