Byte, Kilobyte e Megabyte

 

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Byte, Kilobyte e Megabyte

 

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Byte, Kilobyte e Megabyte

 

Struttura logica e fisica dell’informazione 

Esistono, tuttavia, alcuni concetti base, in comune con la tradizionale scienza informatica, da chiarire innanzi tutto.
Nei computer abbiamo due tipi di informazione: il programma (o applicativo) e l’archivio di dati (o file).
Il programma è costituito da una serie di codici di comando, scritti in un linguaggio che il computer sia in grado di comprendere. Il linguaggio di programmazione è altamente sintetico e complesso, ed utilizza le capacità elaborative del computer.
Questo, da parte sua, deve poter comprendere il linguaggio, interpretare ed eseguire i codici di comando, quindi proseguire nel programma.
Un file è il risultato del lavoro compiuto dall’utente con un programma. L’unità più piccola dell’archivio è il singolo carattere, lettera, numero e segno che sia. L’archivio, con tutto l’insieme dei dati che contiene, non è utilizzabile di per se stesso, se non tramite la presenza di un programma. L’archivio può essere di grosse dimensioni, come la banca dati fiscale sui contribuenti italiani, oppure piccola, come la lettera scritta ad un amico.
Questa è la struttura logica dell’informazione, la struttura fisica è invece ben diversa e si basa sulla natura dell’elettromagnetismo.
Lo stato elettromagnetico della materia può essere solamente positivo o negativo. In certe sostanze questo stato può essere facilmente alterato, ma una volta stabilito viene conservato inalterato finché non viene di nuovo mutato da una forza esterna.
L’esistenza dell’informatica è dovuta alla concezione della matematica binaria, per la quale non esistono dieci numeri, ma due soli: lo zero e l’uno.
Prendiamo alcune porzioni di materia magnetizzabile ed in alcune ne cambiamo lo stato elettromagnetico in positivo, mentre altre le rendiamo negative. Accettiamo di definire lo stato positivo come un 1, e quello negativo con uno 0. Ecco che possiamo esaminare la materia e ricavare degli 1, da quelle porzioni che abbiamo risultano positive, e degli 0, da quelle che risultano negative.
L’informatica degli albori era proprio così: i computer erano costituiti da gigantesche griglie di anelli metallici collegati da fili. Alcuni erano magnetizzati ed altri no, e la diversa successione di polarizzazioni dava origine a lunghe sequenze di 0 ed 1 che rappresentavano i dati.
La forza che magnetizzava gli anelli metallici era il flusso di elettroni dell’energia elettrica; le diverse polarizzazioni degli anelli erano rivelati dal flusso di elettroni che la polarizzazione negativa emette e quella negativa no. Tuttavia la polarizzazione degli anelli non era permanente: esistevano apposite schede, in cartone, nelle quali venivano praticati dei fori che rappresentavano gli anelli da magnetizzare, chiamate schede perforate.
La grande rivoluzione dell’informatica, che ha portato alla potenza attuale degli elaboratori, è dovuta al rapido progresso tecnologico.
Da una parte gli anelli metallici sono stati sostituiti da speciali sostanze chiamate semiconduttori, che permettono di realizzare con le singole molecole quel meccanismo di cariche negative e positive che era realizzato con gli anelli.
I vecchi giganteschi circuiti sono ora diventati sottili lamine visibili solo al microscopio, aumentando in proporzione la quantità di dati che è possibile elaborare. Questi componenti sono chiamati chip, proprio per essere composti di sottili sfoglie di semiconduttori.
Dall’altra parte la messa a punto della registrazione magnetica ha permesso di conservare i dati direttamente in forma magnetica, consentendo una maggiore capacità di archiviazione e soprattutto l’immediatezza nella fasi di registrazione e di lettura. Una speciale sostanza, le cui molecole conservano la polarizzazione, è stesa su una superficie costituita da un nastro o da un disco. In fase di registrazione una testina elettromagnetica emette un campo elettromagnetico per modificarne la polarizzazione, in fase di lettura è la stessa testina che ne percepisce la polarizzazione.
Tuttavia, anche se sono cambiate le dimensioni e le capacità di elaborazione, la struttura fisica delle informazioni è sempre costituita da cariche negative e positive, da 0 ed 1.
 

L’interpretazione binaria 

Se le informazioni sono composte da tanti 0 ed 1, manca ancora un passo per arrivare ai programmi ed agli archivi di dati.
E’ stata una convenzione accettata da tutti quella di attribuire un segno di 0 od 1 alla carica magnetica di polarizzazione, un’altra convenzione è necessaria perché queste serie di 0 ed 1 acquistino un senso.
Nella matematica binaria, ad esempio, gli 0 ed 1 hanno una volare non in se stessi, ma in corrispondenza della loro posto nella serie.
Prendiamo una serie di otto cifre binarie. Gli 0 valgono sempre 0. Gli 1 hanno un valore a seconda della loro posizione. Al primo posto ha valore 1, al secondo 2, al terzo 4, al quarto 8, al quinto 16, al sesto 32, al settimo 64 ed all’ottavo 128. Se sono presenti più 1 in posizioni diverse, i loro valori si sommano.
Se la serie vede un solo 1 al primo posto, il valore totale è 1. Se c’è un 1 al secondo ed al terzo posto, il valore è 6 (2+4). Se c’è un uno al primo, al secondo ed al terzo posto, il valore è 7 (1+2+4). Se la serie è composta da tutti 1, il suo valore è 255 (1+2+4+8+16+32+64+128). Se comprendiamo anche il valore 0 di una serie senza alcun 1, abbiamo un totale di 256 valori.
La convenzione che dobbiamo accettare è la rappresentazione, per ciascuna dei 256 valori, di una lettera, di una cifra, di un simbolo o di un codice. Le attribuzioni dei primi 128 valori sono stabilite da un codice valido per tutti i computer, l’American Standard Code for Information Interchange, chiamato ASCII, mentre i successivi 128 sono lasciati alla definizione del singolo sistema operativo.
Nel codice ASCII, ad esempio, la lettera A maiuscola è rappresentata dal valore 65 (cifra binaria 10000010=1+64), la B dal valore 66 (01000010), la C dal valore 67 (11000010). Il numero 0 è attribuito al valore 48 (00001100), il numero 2 al valore 49 (10001100). La virgola è rappresentata dal valore binario 44, il punto dal valore 46 e così via.
I valori superiori al 128 rappresentano lettere o simboli speciali, come le lettere accentate o i caratteri grafici. Le attribuzioni di questi valori cambiano anche per permettere alle diverse entità linguistiche di inserire le proprie particolarità.
 

Bit e byte 

Nel gergo informatico la singola cifra binaria, di valore 0 od 1, viene chiamata bit. La serie di otto cifre binarie, quindi di otto bit, che da origine ai 256 valori, viene chiamata byte. Un bit può valere 0 od 1, mentre un byte può valere da 0 a 255.
Come si è visto dal codice ASCII, ogni lettera, numero o simbolo viene rappresentata da un singolo byte.
Tutte le informazioni, sia i dati che i programmi, vengono registrati, letti ed elaborati, sotto forma di byte. E’ questa la più piccola entità informatica, pur essendo anch’essa suddivisa in otto bit, cioè in otto impulsi magnetici.
Ma la complicazione si espande ulteriormente quando si legge che alcuni computer lavorano a 8 bit, altri a 16, altri a 32. Si vuole semplicemente dire che il computer può considerare sia dati formati dal singolo byte, sia dati più grandi.
In molti campi la limitazione a 256 valori non era sufficiente. Ad esempio nella grafica a colori. Assegnando un colore a ciascun byte si ottengono solo 256 colori, molto al di sotto delle esigenze grafiche professionali. Un computer che lavori con una scheda grafica a 24 bit è in grado di considerare gruppi di 24 bit come se fossero un valore unico, ottenendo così 16’777’216 colori diversi. In realtà i 24 bit formano tre byte, ma ciò vale solo per la struttura dell’archivio nel quale i dati vengono conservati. I tre byte, una volta letti dalla testina, diventano un solo valore ed un solo colore.

Ecco le definizioni di bit e byte:
 

Tutte queste definizioni possono essere immediatamente dimenticate, visto che nessun utilizzatore di personal dovrà mai effettuare calcoli binari. Sono state qui riportate solo per comprendere la struttura fisica delle informazioni e per evidenziare la differenza fra 8 bit e 32 bit.
Essendo quella binaria una matematica che opera in modo diverso dalla normale matematica decimale, 32 bit non sono quattro volte più di 8 bit, bensì 16’777’216 volte di più.
 

Byte, Kilobyte e Megabyte 

Questo per quanto riguarda la composizione dei dati. La dimensione degli archivi viene, invece, misurata con altre unità di misura.
Si parte sempre dal singolo byte, formato da otto bit. Il multiplo superiore, nella scala di misura, è il Kilobyte, ovvero un byte moltiplicato per mille. Ma poiché i dati devono sempre essere registrati, letti ed elaborati per multipli di otto, un Kilobyte è composto da 1.024 bytes. Si abbrevia in Kb.
Il multiplo ancora superiore è il Megabyte, pari a 1.024Kb. Si abbrevia in Mb ed equivale ad un milione di byte, anzi a 1.048.576 byte.
Si sale poi al Gigabyte, pari a 1.024Mb, cioè a 1.048.576Kb, oltre un miliardo di byte, abbreviato in Gb.
Questa scala di misura serve a definire la capacità di memoria di un computer, di archiviazione di un disco, di lunghezza di un documento o di un archivio.
La memoria attuale dei personal computer oscilla fra 1 ed 8 Megabyte, con possibilità di ulteriore espansione. La capacità di un dischetto si misura in qualche centinaia di Kilobyte, quella di un disco rigido in decine o centinaia di Megabyte.  

 

La rappresentazione esadecimale 

Vengono citati spesso, nell’informatica, i numeri esadecimali. In realtà i computer lavorano esclusivamente in numeri binari. Per comodità i programmatori usano rappresentare sia i numeri decimali (con 10 cifre) che i numeri binari (con due cifre) con numeri esadecimali.
Questi hanno sedici cifre: le dieci cifre da 0 a 9 e quindi le sei lettere da A a F. Lo 0 esadecimale equivale al valore decimale 1 mentre la F esadecimale equivale al valore decimale 16.
L’avere inventato una rappresentazione dei numeri usando 16 cifre, rende i numeri più compatti. Già il numero decimale 100, rappresentato dal binario 0010110, in esadecimale è 64.
Dal punto di vista dell’utente, ciò non ha alcuna rilevanza.
L’informatica nell’era del personal è molto più semplice e pratica. Del resto, lo scopo degli inventori del personal non era di portare l’informatica a tutti, ma di portare le informazioni a tutti.

 

Fonte: http://arenablu.altervista.org/slink/scuola/informatica/giudainformatica.doc

Autore del testo: non indicato nel documento di origine

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