Rappresentazione dell’ Informazione Digitale e Binario Giorgio Porcu www.thegiorgio.it

Sommario Segnali Informazione binaria Segnale analogico Segnale digitale Segnale binario Vantaggi del Digitale Informazione binaria Codifica binaria Bit e Byte Multipli del Byte

Segnali

Segnale Segnale Grandezza fisica che varia nel tempo. Modalità fisica di rappresentazione e comunicazione dell’informazione. Un segnale può assumere nel tempo valori differenti che chiamiamo stati o livelli. ES: Segnale elettrico, Segnale elettromagnetico, Segnale ottico

Grafico di un Segnale Grafico di un Segnale Un segnale è descritto da un grafico bidimensionale che evidenzia la variazione dei suoi valori (ordinate) nel tempo (ascisse). Ordinate Valori Valore (Stato, Livello) all'istante t1 Ascisse Tempo t1 t

Segnale analogico Segnale analogico Segnale che può assumere nel tempo infiniti valori. Le grandezze fisiche in natura sono segnali analogici. E' rappresentato graficamente da una linea continua. ES: Segnale elettrico t

Segnale digitale Segnale digitale Segnale che può assumere nel tempo un numero finito di valori. I dispositivi elettronici utilizzano segnali digitali. t

Campionamento Campionamento Un segnale analogico può essere trasformato in digitale leggendone il valore (campione) a intervalli regolari e mantenendolo sino a successiva lettura. Questa operazione si chiama campionamento. t

Segnale binario Segnale binario Segnale digitale che può assumere nel tempo due soli valori, codificati convenzionalmente con 0 e 1. 1 1 1 1 1 t

Dispositivo Elettronico Analogico vs Digitale Informazione analogica e digitale Nel mondo reale l'informazione è spesso codificata con segnali analogici. All'interno dei dispositivi elettronici e nella loro comunicazione si utilizzano invece segnali digitali. L'informazione reale è trasformata in digitale quando deve essere elaborata da tali dispositivi. L'operazione è eseguita mediante campionamento da un dispositivo ADC (Convertitore Analogico-Digitale). Segnale ADC Segnale Dispositivo Elettronico Informazione A D

Vantaggi del Digitale L’uso del digitale presenta due vantaggi fondamentali rispetto all'analogico: Consente di esprimere in modo finito l'informazione Consente di elaborare l'informazione in modo automatizzato utilizzando computer e dispositivi elettronici

Informazione binaria

Hardware del PC Le principali componenti HW del PC: Memoria di massa CPU RAM Bus Scheda madre

Informazione binaria I dispositivi Hardware del PC sono a tecnologia: Elettronica (in maggioranza) Magnetica o Ottica in Memoria di Massa e in termini funzionali possiamo suddividerli in: Memoria (RAM, Memoria di massa, Registri CPU) Dispositivi di comunicazione (Bus) Lavorano tutti al loro interno sfruttando due stati di una tecnologia fisica. Per convenzione chiamiamo tali stati 0 e 1

Informazione binaria: Memoria Dispositivi di memoria L’informazione è memorizzata attraverso uno stato fisico binario ( due soli valori) Due stati in un latch (RAM, Registri CPU) Due livelli di magnetizzazione (Hard Disk) Pit e land (CD, DVD, Blu-ray) ↑ ↓

Informazione binaria: Bus Bus di comunicazione Per comunicare tra loro i componenti HW inviano su bus segnali elettrici binari ( due livelli di tensione nel tempo) t V 1 1 Bus

Vantaggi del binario L’uso di due soli stati nella memorizzazione e nella comunicazione garantisce: Massima semplicità nei componenti fisici Maggiore affidabilità in termini di tecnologia costruttiva Minore sensibilità ai disturbi

Codifica binaria Per utilizzare il computer come contenitore ed elaboratore di informazioni dobbiamo trasformarle nell’unico modo in cui può trattarle fisicamente: sequenze di stati binari L’informazione inserita nel computer utilizza dunque una codifica binaria con Alfabeto in codice costituito dai simboli 0 e 1. 1 COMPUTER Informazione Codifica binaria

Bit 1 Unità di misura dell’informazione in un computer. Segnale che può assumere uno solo tra due valori: 1 Schematizzabile come una casella contenente 0 o 1 In termini fisici è uno fra due possibili stati (di tensione, magnetizzazione…) L’informazione è codificata nel computer attraverso sequenze di bit 1

Bit e informazione codificata Con 1 bit posso codificare 2 diverse informazioni: Con 2 bit posso codificarne 4: In generale con n bit posso codificare 2n informazioni Esempio: 5 bit  25 = 32 informazioni 1 1 1 1 1 n bit  2n info

Byte Sequenza (insieme, blocco) di 8 bit. E’ multiplo del bit e si indica con B maiuscola. Schematizzabile come una sequenza di 8 caselle, ciascuna di valore 0 oppure 1: Esempio: 1 1 1 1

Valore effettivo in Byte Multipli del Byte La seguente tabella riassume simboli, nomi e valore dei principali multipli del Byte: Simbolo Nome Valore effettivo in Byte Valore pratico in Byte B Byte 20 1 1 (= 8 bit) KB KiloByte 210 1.024 ~ 1.000 MB MegaByte 220 1.048.576 ~ 1.000.000 GB GigaByte 230 1.073.741.824 ~ 1.000.000.000 TB TeraByte 240 1.099.511.627.776 ~ 1.000 Miliardi PB PetaByte 250 1.125.899.906.842.624 ~ Un Milione di Miliardi