รหัสแทนข้อมูลในคอมพิวเตอร์

รหัสแทนข้อมูลในคอมพิวเตอร์

รหัสแทนข้อมูล  หมายถึง รหัสที่ใช้แทนตัวอักขระ ซึ่งประกอบด้วยตัวอักษร ตัวเลข หรือสัญลักษณ์พิเศษอื่น ๆ ที่ใช้ในโปรแกรมคอมพิวเตอร์ เพราะว่าข้อมูลที่เก็บไว้ในหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์จะแทนด้วยรหัสเลขฐานสองที่มีเลข ๐ กับ ๑ วางเรียงกัน ที่นิยมใช้มี ๓ รหัสคือ รหัสบีซีดี รหัสแอบซีดิก รหัสแอสกี้

รหัสแอสกี้ (ASCII) ย่อมาจาก American Standard Code for Information Interchange เป็นรหัสที่กำหนดขึ้นโดยหน่วยงานกำหนดมาตรฐานของสหรัฐอเมริการหัสอักขระแต่ละตัวประกอบด้วย ๘ บิต

บิตที่ ๔ ถึง ๗ เป็นส่วนที่ใช้กำหนดประเภทของตัวอักขระ
๐๐๑๐		เครื่องหมายต่าง ๆ
๐๐๑๑		ตัวเลขและเครื่องหมายต่างๆ
๐๑๐๐		A-O
๐๑๐๑		P-Z และเครื่องหมายต่าง ๆ
๐๑๑๐		a-o
๐๑๑๐		p-z และเครื่องหมายต่าง ๆ
บิตที่ ๐ ถึง ๓ เป็นรหัสแทนอักขระแต่ละตัวในกลุ่มนั้น

คอมพิวเตอร์ทำงานด้วยหลักการทางอิเล็กทรอนิกส์ ที่แทนสัญญาณทางไฟฟ้าด้วยตัวเลขศูนย์และหนึ่งซึ่งเป็นตัวเลขในระบบเลขฐานสอง แต่ละหลักเรียกว่าบิต (Binary Digit: Bit)   และเมื่อนำตัวเลขหลาย ๆ บิตมาเรียงกัน จะใช้สร้างรหัสแทนความหมายจำนวน หรือตัวอักษร หรือสัญลักษณ์ ทั้งภาษาอังกฤษและภาษาไทยได้ และเพื่อให้การแลกเปลี่ยนข้อความระหว่างมนุษย์กับคอมพิวเตอร์เป็นไปในแนวเดียวกัน จึงมีการกำหนดมาตรฐานรหัสตัวเลขในระบบเลขฐานสองสำหรับแทนสัญลักษณ์เหล่านี้ รหัสมาตรฐานที่นิยมใช้กันมากมีสองกลุ่มคือ

รหัสแอสกี้  (ASCII) เป็นมาตรฐานที่นิยมใช้กันมากในระบบคอมพิวเตอร์ส่วนใหญ่ เป็นคำย่อมาจาก American Standard Code Information Interchange เป็นรหัส ๘ บิต แทนสัญลักษณ์ต่าง ๆ ได้ ๒๕๖ ตัว เมื่อใช้แทนตัวอักษรภาษาอังกฤษแล้วยังมีเหลืออยู่ สำนักงานมาตรฐานผลิตภัณฑ์อุตสาหกรรม หรือ สมอ. ได้กำหนดรหัสภาษาไทยเพิ่มลงไปเพื่อให้ใช้งานร่วมกันได้  การแทนค่าแทนค่าด้วยตัวเลขแนวตั้ง(b๗ –b๔)ก่อน แล้วตามด้วยตัวเลขแนวนอน(b๓ – b๐) เช่น   ก ๑๐๑๐๐๐๐๑   และ A ๐๑๐๐๐๐๐๑หน่วยความจำของไมโครคอมพิวเตอร์ที่ใช้กันอยู่ในขณะนี้ มีขนาดความกว้าง ๘ บิต และเก็บข้อมูลเรียงกันไป โดยมีการกำหนดตำแหน่งซึ่งเรียกว่า เลขที่อยู่ (Address)  เพื่อให้ข้อมูลที่เก็บมีความถูกต้อง การเขียนหรืออ่านทุกครั้งจึงต้องตรวจสอบความถูกต้องของข้อมูล วิธีที่ง่ายและนิยมใช้กันคือการเพิ่มอีก ๑ บิต เรียกว่า บิตพาริตี้ (Parity bit) บิตพาริตี้ที่เพิ่มเติมเข้าไปจะทำให้ข้อมูลทั้งหมดในส่วนนั้นมีเลข ๑ เป็นจำนวนคู่ หรือจำนวนคี่ก็ได้  เช่น ในไมโครคอมพิวเตอร์เพิ่มอีก ๑ บิต เพื่อทำให้บิตที่แสดงค่าของรหัสเป็นจำนวนคู่  เรียกว่าพาริตี้คู่ (Even parity)  ส่วนการเพิ่มบิตพาริตี้รวมอยู่ในกลุ่มของรหัสแล้วทำให้บิตที่แสดงค่าของรหัสเป็นจำนวนคี่ เรียกว่าพาริตี้คี่ (Odd  parity)   บิตพาริตี้ที่เติมสำหรับข้อมูลตัวอักษร Aและ E เป็นดังนี้

A ๐๑๐๐๐๐๐๑     ๐<-- บิตพาริตี้       E ๐๑๐๐๐๑๐๑           ๑<-- บิตพาริตี้

ข้อมูล A มีเลข ๑ สองตัว ซึ่งเป็นจำนวนคู่อยู่แล้ว ดังนั้นจึงใส่บิตพาริตี้เป็นเลข ๐  ข้อมูล E มีเลข ๑ เป็นจำนวนคี่ จึงใส่บิตพาริตี้เป็น ๑ เพื่อให้มีเลข ๑ เป็นจำนวนคู่ข้อความ BANGKOK เมื่อเก็บในหน่วยความจำหลักของไมโครคอมพิวเตอร์ที่มีบิตพาริตี้ด้วยจะเป็นดังตัวอย่างด้านล่าง

 ตัวอย่างการแทนข้อความในหน่วยความจำแบบมีบิตพาริตี้

	หน่วยความจำ		บิตพาริตี้
B	๐๑๐๐๐๐๑๐		๐
A	๐๑๐๐๐๐๐๑		๐
N	๐๑๐๐๑๑๑๐		๐
G	๐๑๐๐๐๑๑๑		๐
K	๐๑๐๐๑๐๑๑		๐
O	๐๑๐๐๑๑๑๑		๑
K	๐๑๐๐๑๐๑๑		๐

การแทนคำสั่งในหน่วยความจำ  หน่วยควบคุมของคอมพิวเตอร์ที่อยู่ในซีพียู ทำการอ่านคำสั่งจากหน่วยความจำมาแปลความหมายและกระทำตาม คำสั่งคอมพิวเตอร์พื้นฐานที่สุดเรียกว่า ภาษาเครื่อง (Machine Language) ภาษาเครื่องมีลักษณะเป็นรหัสที่ใช้ตัวเลขฐานสอง ตัวเลขฐานสองเหล่านี้แทนชุดรหัสคำสั่ง คอมพิวเตอร์เครื่องหนึ่งมีคำสั่งที่ใช้ได้หลายร้อยคำสั่ง แต่ละคำสั่งจะมีความหมายเฉพาะ เช่น คำสั่งนำข้อมูลที่มีค่าเป็น ๓ จากหน่วยความจำตำแหน่งที่ ๘๐๐๐ มาบวกกับข้อมูลที่มีค่าเป็น ๕ ในตำแหน่งที่ ๘๐๐๑  ผลลัพธ์ที่ได้ให้เก็บไว้ในหน่วยความจำตำแหน่งที่ ๘๐๐๒ เมื่อเขียนคำสั่งเป็นภาษาเครื่องจะมีลักษณะเป็นตัวเลขฐานสองเรียงต่อกันเป็นจำนวนมาก ซึ่งเข้าใจได้ยาก จึงมักใช้ตัวอักษรแทนรหัสภาษาเครื่องเหล่านี้  

 ตัวอย่างการแทนภาษาเครื่องในหน่วยความจำ

ตัวอักษรแทนรหัสภาษาเครื่อง	ภาษาเครื่อง
LD A,(๘๐๐๐)	๐๐๑๑๑๐๑๐,๐๐๐๐๐๐๐๐,๑๐๐๐๐๐๐๐
LD B,A	๐๑๐๐๐๑๑๑
LD A,(๘๐๐๑)	๐๐๑๑๑๐๑๐,๐๐๐๐๐๐๐๑,๑๐๐๐๐๐๐๐
ADD A,B	๑๐๐๐๐๐๐๐
LD (๘๐๐๒),A	๐๐๑๑๐๐๑๐,๐๐๐๐๐๐๑๐,๑๐๐๐๐๐๐๐

  รหัสภาษาเครื่อง เมื่อเก็บอยู่ในหน่วยความจำของคอมพิวเตอร์จะมีลักษณะเรียงต่อกันไป สมมติให้ส่วนของโปรแกรมเก็บในหน่วยความจำตำแหน่งเริ่มจาก ๑๐๐๐ และข้อมูลเก็บไว้ที่ตำแหน่งเริ่มจาก ๘๐๐๐ ดังตารางที่ ๔.๔  การเก็บข้อมูลและคำสั่งลงในหน่วยความจำด้วยรหัสเลขฐานสองภาษาสั่งการพื้นฐานที่ใช้รหัสตัวเลขฐานสองนี้เรียกว่า ภาษาเครื่อง คอมพิวเตอร์ที่ใช้ซีพียูต่างตระกูลกันจะมีภาษาเครื่องที่ต่างกัน เช่น เครื่องที่ใช้ซีพียูเพนเทียมกับซีพียูที่ใช้ในเครื่องแมกอินทอช มีรหัสคำสั่งต่างกัน

รหัสภาษาเครื่อง	ตำแหน่ง	หน่วยความจำ		บิตพาริตี้
LD A,(๘๐๐๐)	๑๐๐๐	๐๐๑๑๑๐๑๐		๐
	๑๐๐๑	๐๐๐๐๐๐๐๐		๐
	๑๐๐๒	๑๐๐๐๐๐๐๐		๑
LD B,A	๑๐๐๓	๐๑๐๐๐๑๑๑		๐
LD A,(๘๐๐๑)	๑๐๐๔	๐๐๑๑๑๐๑๐		๐
	๑๐๐๕	๐๐๐๐๐๐๐๑		๑
	๑๐๐๖	๑๐๐๐๐๐๐๐		๑
ADD A,B	๑๐๐๗	๑๐๐๐๐๐๐๐		๑
LD (๘๐๐๒),A	๑๐๐๘	๐๐๑๑๐๐๑๐		๑
	๑๐๐๙	๐๐๐๐๐๐๑๐		๑
	๑๐๑๐	๑๐๐๐๐๐๐๐		๑
-	-	-		-
-	-			-
-	-	-
-	-	-		-
-	-	-		-
ข้อมูล	๘๐๐๐	๐๐๐๐๐๐๑๑		๐
	๘๐๐๑	๐๐๐๐๐๑๐๑		๐
ผลลัพธ์	๘๐๐๒	๐๐๐๐๑๐๐๐		๑

รหัสแทนข้อมูล

บิต ไบต์ เวิร์ด

เลข 0 และ 1ในระบบฐานสองแต่ละตัวเรียกว่าบิต (bit) ย่อมาจากคำว่าBinary Digit บิตเป็นหน่วยเล็กที่สุดในการเก็บข้อมูลด้วยคอมพิวเตอร์แต่เนื่องจากบิตเดียวไม่สามารถเก็บข้อมูลตัวเลข ตัวอักษร และสัญลักษณ์พิเศษต่าง ๆได้ครบ ดังนั้นจึงต้องรวมบิตหลายบิตเข้าเป็นกลุ่มเรียกว่าไบต์ (byte) แต่ละไบต์จะแทนอักขระหนึ่งตัวโดยปกติแล้วใช้แปดบิตรวมกันเป็นหนึ่งไบต์ในการผลิตเครื่องคอมพิวเตอร์จะต้องคำนึงถึงรหัสที่ใช้แทนข้อมูลความจุของหน่วยความจำและความจุของที่เก็บข้อมูลสำรองในคอมพิวเตอร์ซึ่งหน่วยของความจุที่เก็บข้อมูลจะมีหน่วยเป็นหน่วยของไบต์และหากมีความจุสูงก็อาจใช้หน่วยความจุเป็นกิโลไบต์ (Kilobyte) โดยหนึ่งกิโลไบต์มีค่าเป็น 1,024 ไบต์ ใช้สัญลักษณ์ KB หรือ K แทน(บางครั้งอาจใช้ค่าประมาณ 1 กิโลไบต์ ประมาณ 1,000 ไบต์) ดังนั้นถ้าหน่วยความจำขนาด 640 กิโลไบต์ จะเก็บข้อมูลได้ 640 x 1,024 หรือ 655,360 ไบต์นอกจากนี้ยังมีหน่วยความจุเป็นเมกะไบต์ (Megabyte)ซึ่งมีค่าเป็น 1,024 x1,024 หรือ1,048,576 ไบต์ ใช้สัญลักษณ์ MB หรือ M แทน (บางครั้งอาจใช้ค่าประมาณ 1เมกะไบต์ ประมาณ 1,000,000 ไบต์หรือหนึ่งล้านไบต์)

ปัจจุบันนี้หน่วยความจำมีความจุมากขึ้นจนอยู่ในหน่วยของจิกะไบต์(Gigabyte) ซึ่งมีค่าเป็น 1,024 x1,024 x1,024ไบต์ หรือ 1,073,741,824 ไบต์ใช้สัญลักษณ์ GB หรือ G แทน (บางครั้งอาจใช้ค่าประมาณ 1 จิกะไบต์ ประมาณ1,000,000,000 ไบต์ หรือหนึ่งพันล้านไบต์)ในเครื่องคอมพิวเตอร์รุ่นเก่าจะมีหน่วยความจำหลักเพียง 640 กิโลไบต์แต่ในเครื่องคอมพิวเตอร์รุ่นใหม่ จะมีหน่วยความจำหลักที่มีความจุตั้งแต่ 8 เมกะไบต์ถึง 32 เมกะไบต์ หรือมากกว่านี้ส่วนในเครื่องเมนเฟรมจะมีหน่วยความจำที่มีความจุถึงหน่วยของจิกะไบต์นอกจากนี้ ในการประมวลผลของคอมพิวเตอร์ยังมีการรวมกลุ่มของบิตจำนวนหนึ่งเรียกว่าเวิร์ด (word) ซึ่งในเครื่องคอมพิวเตอร์แต่ละชนิดจะมีขนาดของเวิร์ดไม่เท่ากันโดยทั่วไปแล้วถ้าคอมพิวเตอร์เครื่องใดมีเวิร์ดขนาดใหญ่กว่าก็แสดงว่าเครื่องนั้นมีประสิทธิภาพมากกว่าโดยในเครื่องไมโครคอมพิวเตอร์ที่ใช้กันอยู่ทั่วไปจะใช้ 8 บิตรวมกันเป็นหนึ่งเวิร์ดในเครื่องมินิคอมพิวเตอร์และไมโครคอมพิวเตอร์บางรุ่นใช้ 16บิตรวมกันเป็นหนึ่งเวิร์ด ในเครื่องระดับเมนเฟรมและมินิคอมพิวเตอร์บางรุ่นใช้ 32บิตรวมกันเป็นหนึ่งเวิร์ด ส่วนในซูเปอร์คอมพิวเตอร์ใช้ 64 บิตรวมกันเป็นหนึ่งเวิร์ดในเครื่องคอมพิวเตอร์รุ่นเก่าเป็นเครื่องขนาด 8 บิต (หนึ่งเวิร์ด) จะหมายความว่า ณขณะใดขณะหนึ่งเครื่องนั้นจะสามารถประมวลผลได้ครั้งละ 8 บิตแต่ในเครื่องขนาดใหญ่ขนาด 64 บิตจะสามารถประมวลผลได้ครั้งละ 64 บิตหรือ 8 ไบต์ทำให้ประมวลผลเร็วกว่าเครื่องรุ่นเก่าถึง 8 เท่า