Códigos usuales para datos

Una característica común a todos los sistemas de transmisión de mensajes hoy en día es que la información digital (caracteres o símbolos) se envía de una manera codificada, es decir, cada elemento se representa siempre de igual manera y con la misma duración dependiendo del código elegido.

En el ámbito popular quizá el código más conocido es el "Alfabeto Morse". Sin embargo no resulta práctico para ser empleado por máquinas automáticas debido a la diferente longitud de cada carácter. A raíz del aumento de éstos, se desarrollaron nuevos códigos, entre los que destacó el "Baudot". Éste usaba el mismo número de elementos para representar cada carácter, por lo cual era adecuado para su uso con sistemas automáticos. El código Baudot, no obstante, tenía una gran limitación impuesta por los sistemas electromecánicos de la época que consistía en el uso de sólo cinco elementos, con lo que el número máximo de combinaciones diferentes era de 32, lo cual era insuficiente para representar el alfabeto y los diez dígitos decimales además de los diferentes signos de puntuación. Este problema se resolvió desdoblando cada elemento en dos diferentes, según el estado de una tecla de control.

El progresivo incremento en el número y la complejidad de los sistemas automáticos en diferentes sectores de la sociedad hizo imperiosa la necesidad de nuevos códigos. En la década de los años 60 se desarrollaron varios entre los que cabe destacar los dos siguientes:

• ASCII (American Standard Code For Information Interchage) definido por los organismos de normalización ANSI en los Estados Unidos y por el ISO (Internacional Standards Organization).

• EBCDIC (Extender Binary-Code-Decimal Interchange Code) desarrollado por IBM y primariamente usado para enlaces entre dispositivos y grandes ordenadores, para comunicaciones síncronas.

Veamos el ASCII, uno de los códigos más extendidos y utilizados hoy en día.

1.8.4.1. EL CÓDIGO ASCII

Todos los ordenadores funcionan con tecnología digital. Cada vez que pulsamos una tecla, el teclado se comunica con el ordenador mandándole ceros y unos. Pero, ¿cuántos? Imaginemos que hemos decidido que cada vez que se pulsa una tecla, el teclado manda 5 bits al ordenador: Con 5 bits, podría mandar treinta y dos combinaciones diferentes, que son las combinaciones posibles (25) que se pueden formar con ellos y que servirían para el alfabeto, 30 letras, pero no podría decir si son mayúsculas o si son minúsculas y faltarían los números. Con 6 bits ya se permiten 64 combinaciones y

tenemos el abecedario con mayúsculas y con minúsculas, pero siguen faltando los números y también los signos de puntuación.

De manera que lo mínimo que ha de mandar han de ser 7 bits y se tienen ya 128 combinaciones (las letras mayúsculas, las letras minúsculas, las letras acentuadas, los números, los signos de puntuación, etc.), tal como se aprecia en la tabla de la figura 1.13.

Lo que pasa es que si queremos utilizar algunos símbolos adicionales, probablemente con 128 nos quedemos cortos, así que se usan 8 bits que son nada menos de 256 combinaciones (28). Esto va a permitir todas las letras, todos los números, todos los gráficos y alguna letra griega para fórmulas matemáticas, según un código que se llama Código Estándar Americano de Intercambio de Información o Código ASCII (American Standard Code for Information Interchange), que puede ser de 7 (128 caracteres) o de 8 bits (256 caracteres).

Código ASCII - 128 (2

₎

Código ASCII de 7 bits

7 0 0 0 0 1 1 1 1 6 0 0 1 1 0 0 1 1 4 3 2 1 5 0 1 0 1 0 1 0 1 0 0 0 0 NUL DLE SP 0 @ P ‘ P 0 0 0 1 SOH DC1 _! 1 A Q a Q 0 0 1 0 STX DC2 “ 2 B R b R 0 0 1 1 ETX DC3 # 3 C S c S 0 1 0 0 EOT DC4 $ 4 D T d T 0 1 0 1 ENQ NAK % 5 E U e U

0 1 1 0 ACK SYN & 6 F V f V

0 1 1 1 BEL ETB ‘ 7 G W g W 1 0 0 0 BS CAN ( 8 H X h X 1 0 0 1 HT EM ) 9 I Y i Y 1 0 1 0 LF SUB * : J Z j Z 1 0 1 1 VT ESC + ; K [ k { 1 1 0 0 FF FS , < L \ l : 1 1 0 1 CR GS _ = M ] m } 1 1 1 0 S0 RS . > N ^ n _∼ 1 1 1 1 S1 US / _? O _ o DEL

Figura 1.13. Representación de los caracteres del Código ASCII.

Con este código, además de los bits del mismo, cuando se realiza una transmisión se suele enviar un bit más (denominado bit de paridad) que sirve para verificar de una manera muy sencilla si se ha producido o no algún error durante la misma. Este método no es muy eficaz, ya que si se produce un doble error, no lo detecta y por eso existen otros métodos más sofisticados de detección e, incluso, corrección de errores. Así pues, se puede ver también nombrado como código ASCII de 8 bits a un código ASCII de 7+1 (este último de paridad).

1.8.4.2. BYTES

Todos los ordenadores tienen un estándar de cómo se mandan las letras y los caracteres de un teclado o los gráficos que es el código ASCII (código ASCII). Los ordenadores se manejan de 7 en 7 o de 8 en 8 bits, no mandan un bit solo, normalmente mandan ocho que es un carácter y lo guardan en memoria. La “a” se guarda en memoria como 8 bits o sea que cada sitio de memoria necesita el sitio de ocho bits. Los ordenadores modernos que van más rápidos, pueden mandar dos caracteres a la vez, 16 bits, 32, etc., pero siempre son módulos múltiplos de 8. Tan importante y tan frecuente es mandar los bits de ocho en ocho que se ha buscado un nombre específico para representar el conjunto de 8 bits: octeto o byte del anglosajón. El bit se representa con una letra “b” minúscula y el byte como una “B” mayúscula.

Ya hemos sido capaces de convertir nuestros números en bits, utilizando sólo el cero y el uno. Muchas veces, por comodidad, en lugar de permitir que el número ocho tenga 4 bits, el siete 3, el uno 1..., se igualan todos al mismo número de bits, por ejemplo, siempre 8 bits. Para ello se incluyen ceros a la izquierda que no tienen ningún valor. Normalmente, se unifica el número de bits, porque es mucho más cómodo para su tratamiento por los ordenadores y demás dispositivos digitales de comunicaciones.

Con esta técnica se pueden representar números negativos, los decimales, quebrados, etc. Por ejemplo, para los negativos se pone un bit antes que es el bit del signo. Si es un cero, da valor positivo y si es un uno, negativo. Los decimales se ponen diciendo cuál es la parte entera, donde está la coma y cuál es la otra parte. Siendo su manejo igual que en las matemáticas normales. Todos los ordenadores se manejan por dentro con números y letras representado por bits. Y con 8 bits la telefonía digital, con 8 bits el teclado del ordenador, es decir, con esa idea de bytes.

Pongamos un ejemplo -teléfono digital- para ver cómo es todo el proceso completo de transmisión de un extremo a otro.

Recordemos, lo primero que hace el teléfono digital es convertir la voz en una señal eléctrica (voltios) mediante el micrófono. Después esa señal analógica resultante la digitaliza: la muestrea, cuantifica y la codifica en paquetes de 8 bits (el cero si usamos 8 bits sería 00000000; El tres sería 00000011; el cinco sería 00000101, etc.). Estas secuencias de ceros y unos será lo que transmita el teléfono digital hacia la línea.

¿Cómo se transmite esa secuencia de ceros y unos por una línea? Pues ya sabemos cómo. Los saltos sólo se pueden producir en momentos establecidos, o sea, cada 15,625 microsegundos y la secuencia de ceros y unos, correspondiente a los valores de las muestras 0, 3, 5, etc. es: 00000000 00000011 00000101, etc. Luego si viésemos los voltios que pasan por una línea telefónica digital, lo que veremos serán ceros y unos.

Cuando el teléfono al otro extremo recibe la secuencia de ceros y unos, lo primero que hace es agruparlos de 8 en 8, puesto que sabe que cada grupo de ocho es un valor de una muestra de la señal. A continuación los toma por orden y los traduce a valores digitales: el 0, el 3, el 5, etc. Estas muestras las introduce en un circuito, convertidor digital analógico (D/A), que recompone la señal original uniendo la línea de puntos imaginaria que ha resultado y esta señal, convenientemente tratada, llega hasta el altavoz que la reproduce. Este es el proceso que sigue la telefonía digital, semejante al de la televisión o la radio digital.

Si en lugar de una conversación telefónica queremos transmitir música, necesitamos mayor calidad y para ello hay que recomponer la señal con más exactitud. En el caso de los CDs, en lugar de 8.000 se toman 44.100 muestras por segundo. Además, se toman muchos más valores, hasta 64.000, lo que requiere 16 bits, en lugar de los 8 que se utilizan para la voz, con lo que el valor de la muestra (número finito de valores) coincidirá mucho más con el valor real de la señal (número infinito de valores). Por lo tanto, disminuye en gran medida la incertidumbre y mejora la calidad.