Numerazione binaria
Il sistema binario è un sistema di numerazione formato solo da due valori:
1 e 0 oppure Vero e Falso
Le caratteristiche fisiche dei circuiti digitali rendono particolarmente conveniente la gestione di due soli valori, rappresentati fisicamente da due diversi livelli di tensione elettrica. Tali valori assumono convenzionalmente il significato numerico di 0 e 1 o quelli di vero e falso della logica booleana.
Gli stati in cui può trovarsi un qualunque circuito elettrico, sono infatti solamente due:
- 0 che corrisponde alla mancanza di tensione (per esempio 0 volt);
- 1 che corrisponde invece alla presenza di tensione (per esempio 5 volt).
Bit e Byte
Il bit é l’unità fondamentale di memoria per un computer: esso corrisponde ad un valore a cui viene associato lo stato di 1 e 0 o quello di vero e falso.Un numero binario è una sequenza di cifre binarie (0 o 1, dette bit). Un numero binario può assumere 2^n valori dove n è il numero di bit da cui è composto, per esempio un numero binario a 3 bit può assumere 2^3=8 valori da 0 a 7:
000 = 0, 001 = 1, 010 = 2 , 100 = 4, 011 = 3, 110 = 6, 101 = 5, 111 = 7.
Un byte è una sequenza di bit. Dal 1964 il byte è formato da 8 bit ed è pertanto in grado di assumere 2^8 = 256 possibili valori (da 0 a 255).
Un byte è una quantità di informazione elementare per molti scopi. Servono, ad esempio, circa 200 livelli di grigio per passare dal bianco al nero, perché l'occhio umano pensi di vedere una sfumatura continua. Servono circa 200 caratteri diversi (lettere accentate comprese) per scrivere un qualsiasi testo di una lingua occidentale. Servono circa 200 livelli di intensità per riprodurre un suono abbastanza fedele.
Prendiamo il numero binario 11011, per trasformalo in numero decimale basterà effettuare il seguente calcolo: 1 * (2 ^ 4) + 1 * (2 ^ 3) + 0 * (2 ^ 2) + 1 * (2 ^ 1) + 1 * (2 * 0) = 16 + 8 + 0 + 2 + 1 = 27.
Oppure il numero rappresentato in figura 11011001 equivale al valore decimale 217
Conversione da Sistema binario a Sistema decimale.
Innanzitutto dato un numero binario bisogna prendere una cifra per volta e moltiplicarla per (2 ^ n) dove n corrisponde alla posizione della cifra.Prendiamo il numero binario 11011, per trasformalo in numero decimale basterà effettuare il seguente calcolo: 1 * (2 ^ 4) + 1 * (2 ^ 3) + 0 * (2 ^ 2) + 1 * (2 ^ 1) + 1 * (2 * 0) = 16 + 8 + 0 + 2 + 1 = 27.
Oppure il numero rappresentato in figura 11011001 equivale al valore decimale 217
Le memorie
Per realizzare una memoria vengono normalmente utilizzate tecnologie a semiconduttore (cioè vengono utilizzati circuiti integrati a base di silicio).
Tale memoria è costituita da numerosissime celle di memoria, dispositivi bistabili, capaci cioè di assumere due stati stabili alternativi attraverso i quali è possibile memorizzare la quantità minima di informazione (1 bit).
Tale memoria è costituita da numerosissime celle di memoria, dispositivi bistabili, capaci cioè di assumere due stati stabili alternativi attraverso i quali è possibile memorizzare la quantità minima di informazione (1 bit).
Le operazioni che possono essere effettuate su questo componente sono due: lettura e scrittura.
Normalmente si uniscono più celle di memoria in parole (word) di memoria. Se con un solo bit è possibile ottenere solo due diversi stati, con due celle (2 bit) è possibile rappresentare 2^2 alternative, con l'associazione di 3 celle (3 bit) 2^3 alternative, e così via. In particolare, la dimensione del blocco di bit più diffusa è quella da 8 bit. L'unione di 8 bit forma infatti 1 byte di memoria, il primo multiplo del bit, il quale può rappresentare fino a 256 possibili combinazioni diverse (2^8). In una parola (word) di memoria le operazioni di lettura e scrittura avvengono contemporaneamente su tutte le celle facenti parte della word. In memorie con word da 1 byte vengono lette 8 celle alla volta. Ogni word di memoria è denotata da un indirizzo.
Una word di memoria è, a seconda del tipo di computer, un aggregato di due, quattro o addirittura otto byte, sul quale si può operare come su un blocco unico. Nei computer attuali le dimensioni tipiche della word di memoria va dai 32 bit (4 byte) ai 64 bit (8 byte).
Normalmente si uniscono più celle di memoria in parole (word) di memoria. Se con un solo bit è possibile ottenere solo due diversi stati, con due celle (2 bit) è possibile rappresentare 2^2 alternative, con l'associazione di 3 celle (3 bit) 2^3 alternative, e così via. In particolare, la dimensione del blocco di bit più diffusa è quella da 8 bit. L'unione di 8 bit forma infatti 1 byte di memoria, il primo multiplo del bit, il quale può rappresentare fino a 256 possibili combinazioni diverse (2^8). In una parola (word) di memoria le operazioni di lettura e scrittura avvengono contemporaneamente su tutte le celle facenti parte della word. In memorie con word da 1 byte vengono lette 8 celle alla volta. Ogni word di memoria è denotata da un indirizzo.
Una word di memoria è, a seconda del tipo di computer, un aggregato di due, quattro o addirittura otto byte, sul quale si può operare come su un blocco unico. Nei computer attuali le dimensioni tipiche della word di memoria va dai 32 bit (4 byte) ai 64 bit (8 byte).
Tipi di memoria
In base alla capacità di memorizzare in maniera permanente i dati si distinguono due tipologie di memoria:
- memoria volatile: memorie che perdono le informazioni se non alimentate elettricamente (lo sono la maggior parte delle memorie elettroniche ad esempio le RAM);
RAM
- memoria non volatile: memorie che mantengono le informazioni anche se non alimentate elettricamente (lo sono tutti gli altri tipi di memoria ad esempio le memorie EEPROM).
EEPROM
Nei computer sia il programma che i dati (le informazioni da elaborare) devono essere caricati nella memoria principale (RAM).
CPU
Il processore (detto anche CPU, ovvero, Central Processing Unit) è il dispositivo che fornisce la capacità di elaborazione delle informazioni contenute nella memoria principale.
Nei computer sia il programma che i dati (le informazioni da elaborare) devono essere caricati nella memoria principale (RAM).
CPU
Il processore (detto anche CPU, ovvero, Central Processing Unit) è il dispositivo che fornisce la capacità di elaborazione delle informazioni contenute nella memoria principale.
Analogico e Digitale
Grandezza Analogica: è una grandezza che varia con continuità. Una variabile analogica può assumere un numero infinito di valori (ad esempio i livelli di liquido in un serbatoio possono assumere un numero infinito di valori).
Grandezza Digitale: è una grandezza che varia a gradini . Una variabile digitale può assumere solo un numero finito di valori. Il numero di valori dipende dal numero di bit che utilizziamo per rappresentarla.
Immaginiamo l'andamento della Tensione nella corrente alternata; l'andamento è rappresentato da una curva sinusoidale continua. I valori di tensione assumono tutti gli infiniti valori lungo la curva.
Se digitaliziamo la tensione otteniamo una curva a gradini. Più bit useremo per rappresentare la curva, più i gradini saranno vicini tra di loro, e la curva sarà di conseguenza rappresentata più fedelmente.
Convertitore Analogico Digitale
Un ADC ( In inglese: Analog to Digital Converter), é un circuito elettronico che permette di convertire un segnale analogico continuo, in un segnale digitale discreto (a gradini).
Convertitore Digitale Analogico
Un DAC ( In inglese: Digital to Analog Converter), é un circuito elettronico che permette di convertire un segnale digitale discreto (a gradini), in un segnale analogico continuo.
Domande
Cosa si intende per sistema binario di
numerazione?
Cosa è il bit?
Cosa è il byte?
Come si calcola il numero di valori che
può assumere un insieme di n cifre binarie?
Trasformare il seguente numero binario
in valore decimale: 10011011
Come è strutturata una memoria?
Cosa cambia tra memoria volatile e non
volatile.
Fare un esempio di memoria volatile.
Fare un esempio di memoria non
volatile.
Cosa è una eeprom?
Cosa è una CPU?
Che differenza c'è tra segnale analogico e digitale?
Cosa è un convertitore analogico/digitale?
