Zeichencodierung – Wie aus Text Bits werden

Überblick

Dieses Modul zeigt, wie der Computer Text speichert: Buchstaben, Ziffern und Sonderzeichen werden zu Bitmustern. Ausgehend von der Blindenschrift entdecken Sie das Prinzip binärer Zeichencodierung und lernen mit ASCII den klassischen Standard kennen.

Dieses Modul baut auf den Modulen «Binärrechnung» und «Hexadezimalsystem» auf.

Ein Buchstabe, der man ertasten kann

Führen Sie mit dem Finger über ein Braille-Zeichen (Blindenschrift): Sechs erhabene Punkte in einem 3×2-Raster. Jeder Punkt ist entweder da oder nicht da – genau wie ein Bit.

Die Blindenschrift zeigt also eine Idee, die der Computer auch braucht: Zeichen werden mit nur zwei Zuständen dargestellt. In diesem Modul entwickeln Sie daraus Schritt für Schritt die Zeichencodierung ASCII.

Braille als binärer Code

Mit 6 Punkten, von denen jeder an oder aus sein kann, gibt es 2⁶ = 64 mögliche Zeichen – genug für das Alphabet, Umlaute und Satzzeichen.

Schreibt man die Punkte als Nullen und Einsen, wird Braille zu einem 6-Bit-Code: Das Zeichen «N» ist zum Beispiel 110110.

Interessant ist die Idee der Escape-Zeichen: Ein $ vor einem Buchstaben bedeutet «den nächsten Buchstaben gross schreiben», ein # bedeutet «die nachfolgenden Zeichen sind Zahlen». Ein einzelnes Zeichen ändert also die Bedeutung des Nächsten – dieses Prinzip begegnen Ihnen später wieder.

Eigene Codierung: Wie viele Bits braucht man?

Wir wollen jetzt selbst Zeichen codieren – zuerst nur die 26 Grossbuchstaben A–Z.

• Mit 4 Bits gibt es 2⁴ = 16 Kombinationen → zu wenig.
• Mit 5 Bits gibt es 2⁵ = 32 Kombinationen → genug, mit Reserve.

Eine solche 5-Bit-Codierung heisst bei uns Pentacode: A = 00001, B = 00010, usw. Die Regel dahinter gilt für jede Zeichencodierung: Mit n Bits lassen sich maximal 2ⁿ verschiedene Zeichen darstellen.

Wie der Pentacode funktioniert, können Sie im Modul «Eigene Zeichencodierung» vertiefen.

ASCII – der Standard für Zeichen

Nur wenn sich alle Geräte auf dieselbe Zuordnung Zeichen ↔ Bitmuster einigen, kann man Text problemlos austauschen. Genau das leistet ASCII (American Standard Code for Information Interchange, 1963): ein Standard mit 128 Zeichen, codiert mit 7 Bits – im Computer in einem Byte (8 Bits) gespeichert.

Ausschnitt aus der ASCII-Tabelle (Zeichen / Dezimal / Hex / Binär):

Zwei Beobachtungen: ① Jedes Zeichen genau ein Byte. ② Gross- und Kleinbuchstaben unterscheiden sich um genau 32 (Hex 20) – deshalb funktioniert auch Ihr Wissen aus dem Hexadezimal-Modul hier.

Steuerzeichen – die unsichtbaren Zeichen

ASCII enthält neben den sichtbaren Zeichen auch Steuerzeichen, die im Text unsichtbar bleiben: z. B. der Zeilenumbruch. Er hat den Code 10 (0A). Auf Windows-Systemen werden Zeilen sogar mit zwei Bytes beendet: 0D 0A.

Im Hexeditor sehen Sie diese Bytes – deshalb ist eine Textdatei manchmal «grösser», als die sichtbaren Zeichen vermuten lassen.