Analogico VS Digitale. Numeri e Testi

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1 Analogico VS Digitale Numeri e Testi

2 Il calcolatore: modello architetturale 1. Elaborazione Unità Centrale di Elaborazione Interconnessione 2. Memorizzazione Memoria RAM Hard Disk Collegamenti (BUS/Cavi) 3. Comunicazione (interfaccia) Periferiche

3 Segnali analogici I segnali che percepiamo sono analogici esempi: voce, musica, fotografia, film (sequenze di immagini) L acquisizione di tali segnali avviene con sistemi analogici esempi: microfono, pellicola fotografica La restituzione di tali segnali avviene con sistemi analogici esempi: altoparlanti, sviluppo fotografico, proiettore E possibile memorizzare/trasmettere un segnale in formato analogico nastro magnetico, disco in vinile, telefono, radio, TV 3

4 Informazione su computer codifica informazione decodifica rappresentazione digitale Mondo esterno Computer: memorizzazione, elaborazione

5 RAPPRESENTAZIONE ANALOGICA E DISCRETA Rappresentazione ANALOGICA: una serie di distinzioni CONTINUE Immagini, suoni, numeri reali Rappresentazione DISCRETA: ogni elemento chiaramente distinto dagli altri

6 INFORMAZIONE IN FORMA ANALOGICA

7 INFORMAZIONE IN FORMA DISCRETA

8 UN ESEMPIO DI CODICE: LA SCRITTURA (IDEOGRAFICA O DISCRETA) Le prime forme di scrittura furono tutte essenzialmente ideografiche La scrittura fonetica alfabetica appare, sempre in area mediorientale, intorno al 1500 a. C Ma furono solamente i Greci che, introducendo anche i segni per le vocali, ne completarono l evoluzione intorno all ottavo secolo a. C.

9 IL CODICE MORSE (space) M O R S E (space) C O D E

10 UN ESEMPIO DI CODICE DISCRETO VISIVO

11 UN CODICE FONDAMENTALE: Il DNA

12 UN ESEMPIO MINIMO DI INFORMAZIONE: L INTERRUTTORE Due stati distinti: Acceso Spento L informazione sullo stato dell interruttore corrisponde dunque alla scelta fra due sole alternative Possiamo rappresentarla usando una sola cifra con due valori: 0 od 1

13 UN ESEMPIO MINIMO DI STATI INFORMATIVI DA RAPPRESENTARE Il codice del termostato: Messaggi: Temperatura sotto il limite e Temperatura sopra i limite Segni: Corrente accesa e Corrente spenta Eventi fisici:

14 DUE CODICI PER I NUMERI Codice ROMANO: VII + IV = XI Codice DECIMALE: = 11 Differenza fondamentale: il codice decimale e un codice POSIZIONALE 7 = 7x = 7x x10 0 I codici posizionali rendono le operazioni aritmetiche molto piu semplici

15 Perché la rappresentazione binaria? I due simboli (0 e 1) possono essere rappresentati da: Due stati di polarizzazione di una sostanza magnetizzabile Due stati di carica elettrica di una sostanza L invenzione dei tubi catodici prima, e dei transistor poi, ci ha fornito gli strumenti per rappresentare due stati di carica elettrica

16 Rappresentazione digitale = rappresentazione binaria L entità minima di informazione che possiamo trovare all interno di un elaboratore prende il nome di bit Binary digit cifra binaria Un bit può assumere due valori Rappresentazione binaria Solo due simboli (0 e 1)

17 USO DELLA RAPPRESENTAZIONE BINARIA: DUE STATI Due possibilità Acceso Spento L informazione sullo stato dell interruttore corrisponde dunque alla scelta fra due sole alternative Possiamo rappresentarla usando un solo bit

18 NUMERO MAGGIORE DI STATI Per poter rappresentare un numero maggiore di informazione si usano sequenze di bit Per esempio, per rappresentare quattro informazioni diverse possiamo utilizzare due bit che ci permettono di ottenere quattro configurazione distinte Il processo secondo cui si fa corrispondere ad un informazione una sequenze di bit prende il nome codifica dell informazione

19 QUATTRO STATI DIVERSI Esempio: un esame può avere quattro possibili esiti: ottimo, discreto, sufficiente, insufficiente Codifica (due bit): ottimo con 00 discreto con 01 sufficiente con 10 insufficiente con 11

20 OTTO STATI Esempio: otto colori: nero, rosso, blu, giallo, verde, viola, grigio, arancione Codifico (tre bit): nero con 000 rosso con 001 blu con 010 giallo con 011 verde con 100 viola con 101 grigio con 110 arancione con 111

21 I numeri in rappresentazione binaria Il principio e lo stesso del codice decimale, ma con due soli simboli 8 = 8x10 0 = 1x x x x2 0 = = 7x x10 0 = = 1 x x x x x x x2 0 = = 1x x x10 0 = = 1x x x x x x x x2 0 =

22 BYTE Esiste una particolare aggregazione di bit che è costituita da 8 bit (2 8 = 256 informazioni) e prende il nome di byte Di solito si usano i multipli del byte Kilo KB 2 10 (~ un migliaio, 1024) byte Mega MB 2 20 (~ un milione, 1KB x 1024) byte Giga GB 2 30 (~ un milliardo, 1MB x 1024) byte Tera TB 2 40 (~ mille miliardi, 1GB x 1024) byte

23 RAPPRESENTAZIONE DI INTERI SU COMPUTER Tipicamente 4 byte (= 32 bit) oppure 8 byte (= 64 bit)

24 Come sono rappresentati i caratteri nel computer? Repertorio di caratteri un insieme di caratteri (es. A, a,!, à, P, ecc.) i caratteri sono entità astratte, da non confondersi con il modo in cui sono realizzati graficamente (gliphs) a, a, a, a sono tutti lo stesso carattere a la stessa realizzazione grafica può corrispondere a caratteri diversi (es. A latino e A cirillico e A greco) Set di carattere (codice) una tabella che definisce una corrispondenza biunivoca (1-a-1) tra un repertorio di caratteri e un insieme di numeri interi non negativi a ogni carattere è assegnato un codice numerico (punto di codice o code position) Codifica di carattere algoritmo che determina come i codici dei caratteri sono rappresentati in sequenze di bits (bytes)

25 Il codice ASCII Primo standard per l assegnazione di codici a caratteri (dal 1963) set di caratteri riconosciuto da tutti i computer conosciuto come ASCII Standard o ISO-646 Codifica 7 bits ciascun punto di codice è rappresentato con il numero binario corrispondente di 7 bits in realtà 1 byte = 8 bits di cui un bit non è usato per la codifica (bit di parità) 7 bits = 2 7 punti di codice = 128 caratteri rappresentati Sufficiente per rappresentare l inglese mancano i caratteri accentati, umlauts, ecc. per rappresentare altri alfabeti occidentali

26 ASCII (binario)

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28 CODIFICA DI PAROLE IN ASCII Parole sono sequenze di caratteri Codifica della parole cane c a n e Il problema inverso: data una sequenza di bit, il testo che essa codifica può essere ottenuto nel modo seguente: si divide la sequenza in gruppi di otto bit (byte) si determina il carattere corrispondente ad ogni byte

29 La codifica binaria di un testo avviene dunque seguendo lo schema seguente (Codifica Ascii):

30 LIMITI DELL ASCII E SOLUZIONI ASCII sviluppato per lingue anglosassoni, quindi non contiene codici per molti caratteri di lingue come l Italiano Molti codici furono proposti che utilizzano l 8 bit ISO ha cercato di proporre standards Esempio: ISO-LATIN-1

31 UNICODE Proposta di codice a 16 bit che può quindi essere usato per codificare 2 16 simboli diversi (cioe tutti gli alfabeti, incluso cinese ed arabo) Esempio: Medieval Unicode Font gandalf.aksis.uib.no/mufi Problemi: Non tutti gli editori lo trattano Dimensioni dei file raddoppiano Soluzioni: UTF Unicode Translation Format