Theorie
 
 
 
 
 
Computertechnik

 
 
 
 

Schnittstellen zum Menschen
 
 

.. Codes für Schriftzeichen
 
 
 
 
 
 

Im Kapitel 'Zahlen beschreiben elektrische Signale' wurde beschrieben, dass der Computer ein elektrotechnisches Gerät ist, in dem das Ohmsche Gesetz gilt. Speicherbausteine können Spannungszustände festhalten, die sie später an ihren Ausgängen wieder hervorbringen. Diese werden von Menschen mit log0 und log1 gekennzeichet, weil es nur zwei Spannungszustände in der digitalen Welt gibt.

Daten im Computer und Interfaceschaltungen
Dieses Wissen ist elementar um die Funktionsweise von Computern zu verstehen. So auch die Schnittstellen zu dem menschlichen Wunsch, der elektrischen Maschine Computer, Daten zu übermitteln, dort verarbeiten und wieder ausgeben zu lassen. Als Daten gelten dem Menschen Zahlen, Buchstaben, Texe, Bilder, Töne usw. die der Mensch in ihrer elektrischen Form nicht versteht.

Der Trick um diese Daten in einen für den Menschen beobachtbaren Zustand zu bringen, besteht in elektrischen Anpassungsschaltungen, den Interfaceschaltungen. Diese stellen die elektrischen Spannungen, der menschlichen Beobachtungsgabe angepasst, dar.

Interfaceschaltungen können beispielsweise digitale Spannungen auf einem Ausgabegerät in Punkte umwandeln, die dann wie Buchstaben aussehen, oder eben so wandeln, dass sie Lautsprecher zum Schwingen anregen so dass Menschen Töne vernehmen.
Die gerade beschriebenen Interfaceschaltungen würde man heute als Video- bzw. Soundkarte ansprechen und die Ausgabegeräte wären der Monitor und möglicherweise der Kopfhörer oder Lautsprecher.
Im Computer selber sind die Daten allerdings nur bedingt einer bestimmten Art zuzuordnen. Hier ist es nur aufgrund des bearbeitenden Programms möglich, herauszubekommen was die Daten letztendlich beim Menschen bewirken sollen.
Würde man die Daten eines Bildes über die Soundkarte ausgeben, so würden Töne entstehen und bei der Ausgabe einer Musikdatei über die Videokarte eben Bilder oder Buchstaben. Ob diese beiden Ausgabemethoden auf menschliche Gegenliebe stoßen würden, bleibt dahingestellt.


 
 
 

Die Tastatur, der Textmonitor und der ASCII-Code
Von den beiden grundlegenden Ein- bzw. Ausgabegeräten und ihren Interfaceschaltungen soll hier die Rede sein. Es sind die Tastatur und der Monitor. Ohne auf ihr jeweiliges Schaltungsprinzip tiefer eingehen zu wollen ist klar, dass die Tastatur eine Abfolge von elektrische Spannungen produzieren muss, die das Zeichen auf der Tastenkappe eindeutig darstellen. Gelangt diese Spannungsabfolge zu einem Monitor, so sollte dessen Schnittstellenschaltung wiederum das Zeichen der Tastatur darstellen. Damit das funktioniert müssen so viele unterschiedliche Spannungsabfolgen wie Zeichen auf der Tastatur verfügbar sein, und vor allen Dingen muss eine Absprache erfolgen welche Spannungsfolge welchem Zeichen entsprechen soll.

Dies ist natürlich längst geschehen und wurde in der Tabelle für den American Standard Code for Information Interchange, kurz in der ASCII-Tabelle festgelegt. Nun werden hier die elektrischen Signale nicht als Spannungen High / Low Voltage beschrieben, sondern in der mathematisch / logischen Schreibweise mit den Ziffern 0 und 1 .. und diese lassen sich wieder wundervoll in dualen, hexadezimalen oder dezimalen Zahlen darstellen.



Beispiel:
Der Taste mit dem Aufdruck [A] wurde die Spannungsfolge ...
0V 5V 0V 0V 0V 0V 0V 5V zugewiesen. Das ist in der binären Darstellung die Ziffernfolge..
0100 0001 in der hexadezimalen Darstellung 41 und als Dezimalzahl würde man auf 65 kommen.

So lautet der ASCII-Code für das [A] entweder 01000001b oder 41h oder 65. Würde dieser Code zu einer Videokarte gelangen, so würde diese ein Punktfeld erzeugen, das wieder wie ein 'A' aussieht, ... es sei denn, jemand hätte die Tastenkappe mit dem [A] von der Tastatur abgezogen und auf einer verkehrten Position wieder eingebaut.

 

 

 

Welche ASCII-Codes die anderen Zeichen einer Tastatur besitzen, ist in der ASCII-Tabelle zu sehen.

 

 

 


Stichwort:     ASCII-Code



Mehr zu Tastaturen
Tastaturen sind eigenständige Geräte. Sie verfügen sogar über einen eigenen Mikrocontroller (Einchipcomputer) und werden von diversen Herstellern, für diverse Computer und die vielen Länder dieser Erde hergestellt. Da Computer nicht immer so einheitlich daherkamen wie es heute erscheint und die Länder dieser Erde nicht alle den amerikanischen Schriftzeichensatz als ausreichend empfinden (Beispiel die deutschen Umlaute äöüß fehlen dort) entschlossen sich die Hersteller von Tastaturen, diese nicht unmittelbar den ASCII-Code erzeugen und ausgeben zu lassen, sondern einen Zwischencode, der als SCAN-Code bezeichnet wird. Dieser Code wird erst im Computer in den gewünschten Zeichensatz gewandelt und so ergibt sich die Möglichkeit neben dem ASCII-Code auch andere Zeichencodes zu verwenden.


Link:            PC-Tastatur



Stichwort:      SCAN-Code



Link:      Telefon-Tastatur


 

 

 

Anmerkungen zu weiteren Zeichencodes
Historisch gab es neben dem ASCII-Zeichencode weitere. Ein Beispiel ist der EBCID-Zeichencode. Gegen ihn setzte sich der ASCII-Zeichencode durch, da der vor allem auf den ab1980 verfügbaren Personalcomputern (PCs) und im UNIX-Betriebssystem eingesetzt wurde. Sein grösster Nachteil war und ist die Beschränkung auf lateinische Zeichen, die in der amerikanischen Sprache benutzt werden.
Da der ASCII-Zeichensatz nur auf 7 Bit basiert, sind in ihm 128 Zeichen definiert. In den sich entwickelnden 8 Bit Computersystemen blieben damit 128 Codezahlen ungenutzt. Diese wurden zunächst firmenspezifisch genutzt, wie im DOS-Zeichencode. Allerdings wurden auch Normierungsversuche unternommen. Diese führten zum ANSI-Code. Seine Zeichen sind im nachfolgenden Bild zu sehen. Er besteht in Bezug auf die Zeichen 00h-7Fh aus den ASCII-Zeichen dann folgen von 80h-FFh Zeichen, die in nationalen Zeichensätzen eine tragende Rolle spielen. Für den deutschsprachigen Raum sind dies die Umlaute ä,ö,ü,ß. Den ANSI-Zeichencode findet man u.a.in Computern, die unter dem Betriebssystem Windows arbeiten.











Auch der ANSI -Zeichencode kann mit seinen maximal 256 Codezahlen nicht alle auf dieser Welt benutzten Schriftzeichen aufnehmen. Das 1991 gegründete Unicode Konsortium versuchte mit einem zwei Byte umfassenden Zeichencode, in dem 65535 Zeichen verschlüsselt werden können, das Problem zu lösen. Im März 2001 waren aber bereits mehr als 94000 Zeichen gesammelt worden, so dass der Unicode nun als 4 Byte Zeichencode aufgebaut wird. Er kann dann 4.294.967.296 Zeichencodes enthalten.






Stichwort:       Uni-Code



Mehr zu Anzeigegeräten
Das bekannteste Anzeigegerät ist der RGB-Monitor. Die einfachsten Anzeigegeräte sind die ASCII-Displays, die bei vielen Geräten der Steuerungstechnik eingesetzt werden. Letztere können nur Textzeilen ausgeben so dass erkennbar ist, in welchem Betriebszustand sich das durch einen Computer gesteuerte Gerät befindet. Hierzu muss den Displays ein ASCII-Code übermittelt werden, den sie über einen in ihrem ROM vorgegebenen Zeichensatz in ein Punktraster umwandeln. Dieses sieht so aus wie das Zeichen, dass dem ASCII-Code zugeordnet wurde. Die beiden folgenden Links zeigen ein solches Display






Link:                    Display



Stichwort:      Zeichensatz






Etwas aufwendiger wird es bei Monitoren. Sie können einmal die Farben Rot, Grüngelb und Blau (RGB) darstellen, und zudem ist bei ihnen auch die Möglichkeit gegeben, jeden Bildschirmpunkt (die Pixel) einzeln anzusteuern. Da sich durch die Farben Rot, Grüngelb und Blau fast alle Farben, sowie Grautöne von Weiß bis Schwarz mischen lassen, ergibt sich die Möglichkeit von farbigen Darstellungen und durch die Möglichkeit jedes beliebige Pixel einzeln einzuschalten können neben einem Text auch bildhafte Darstellungen mit ihnen vorgenommen werden. Hiervon wird unter dem folgenden Stichwort berichtet






Stichwort:      RGB-Farbmodell








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