Prof. Alberto Postiglione Scienze della Comunicazione. Università degli Studi di Salerno

Transcript

1 Prof. Alberto Postiglione Scienze azione Facoltà di Lettere e Filosofia Università degli Studi di Salerno 1.2c: La codifica Digitale dell Informazione Informatica Generale (Laurea in Scienze azione) Sistemi Complessi (Laurea Magistrale in Comunicazione, Audiovisivi e Società della conoscenza)

2 Bibliografia Curtin, 3.6 (vecchie edizioni) Curtin, 2.5 (nuova edizione) CR pag. 5-8 Questi lucidi Postiglione Dipartimento Scienze della di Scienze Università di Salerno di 1.2c 2

3 Concetto di Informazione I computer elaborano informazioni, ma cos è un informazione? Il termine 'informazione' è usato in un senso molto generale: informazione giornalistica o radiotelevisiva, chiediamo 'una informazione' i a qualcuno. Come per tutti i concetti primitivi e generali, è molto 1.2c difficile fornirne una definizione semplice ma completa 3 Proviamo a darne una definizione più specifica, valida in un particolare contesto, cercando di capire se tale definizione si possa estendere al concetto di informazione più generale.

4 Informazione come Scelta Colleghiamo il concetto di informazione a quello di scelta Ogni situazione in cui occorre fare delle scelte (o in cui non si sa quali scelte siano state fatte da altri) è una situazione di incertezza Effettuare le scelte (o conoscere quali scelte siano state fatte) equivale a percepire un informazione e ha come conseguenza la riduzione o l eliminazione dell incertezza 1.2c ott o 4

5 1.2c Informazione come Scelta Possiamo definire l informazione, dal punto di vista tecnico, come la ricezione i di un messaggio tra un insieme i di possibili messaggi La lettura del tachimetro dell auto fornisce un informazione i è l informazione tutti i numeri compresi tra 0 e sono i possibili messaggi Il numero che si evince dalla lettura di un termometro t è un informazione, mentre tutte le tacche comprese tra 35 e 42 è l insieme di tutti i messaggi. Una frase su un libro costituisce un informazione in quanto è un singolo valore tra l insieme di tutte le possibili frasi che l autore avrebbe potuto scrivere in quel posto. 5

6 Concetto di Informazione binaria Quando la scelta è fra sole due opzioni, si dice che l informazione è binaria L informazione Binaria è particolarmente importante nel mondo delle nuove tecnologie perché in un computer i dispositivi elettrici, elettronici o meccanici sono, di norma, in 1 di 2 possibili stati. Un Interruttore può essere aperto/chiuso 1.2c La tensione della corrente che passa in un cavo può essere alta/bassa 6 La Polarità di un supporto magnetico può essere Positiva/Negativa Un punto posto sulla superficie di un CD o di un DVD può riflettere o meno la luce

7 Rappresentazione Informazione Binaria Come si rappresenta un informazione binaria? In molti modi. Alcune rappresentazioni sono più comode di altre. Per rappresentare un informazione binaria è sufficiente Adisporre p di un alfabeto con due simboli o di un oggetto che possa assumere 2 stati diversi, ai quali vanno associati i due valori dell informazione binaria 1.2c 7 Interruttore (On/Off) 2 simboli alfanumerici distinti (es: 0 e 1, oppure a e z )

8 Rappresentazione Informazione Binaria Esempio: Si supponga di essere interessati a memorizzare lo stato t diluminosità itàdi una stanza ogni i10 minuti La luce in una stanza può essere in uno solo di due possibili stati: spenta Accesa Postiglione Dipartimento Scienze della di Scienze Università di Salerno di 1.2c 8

9 1.2c Rappresentazione Informazione Binaria Per memorizzare la variazione nel tempo della luminosità dll della stanza è opportuno utilizzare una rappresentazione scritta del fenomeno. Possiamo stabilire, convenzionalmente, che 0 corrisponde a luce spenta 1 corrisponde a luce accesa e quindi scrivere per indicare che inizialmente la luce era spenta (0) alla rilevazione successiva la luce era accesa (1) alla rilevazione ancora successiva la luce era accesa (1) ecc 9

10 BIT Unità di misura dell informazione (BInary digit) Corrisponde alla quantità di informazione fornita dalla scelta fra due sole alternative (considerate egualmente probabili) bili) Un bit può assumere solo i valori 0 e 1 Postiglione Dipartimento Scienze della di Scienze Università di Salerno di 1.2c spento acceso

11 1.2c Informazioni più complesse E se abbiamo a che fare con informazioni più complesse? Basta trasformare il formato nel quale si presenta un informazione in uno nel quale essa viene espressa come una scelta fra (molte) possibilità. Useremo più di 1 bit! Si concatenano più simboli per rappresentare informazione più complessa (messaggi). 01 = donna 10 = uomo 00 = bambino 11 = bambina 11

12 Informazioni più complesse Decidiamo di utilizzare un bit per rappresentare ciascuna dll delle lampadine dl del semaforo In questo modo, con 3 bit potremmo rappresentare tutti gli stati possibili del semaforo 100 ROSSO ACCESO, Giallo spento, Verde spento 010 Rosso spento, GIALLO ACCESO, Verde spento 001 Rosso spento, Giallo spento, VERDE ACCESO 1.2c ott o 12

13 1.2c Informazioni più complesse Metodo alternativo (più efficiente) Proprietà àdell insieme dei messaggi emessi da un semaforo: i possibili messaggi sono solo 3 Si può codificare tale insieme con 2 soli bits, perché le parole lunghe 2 sono in numero sufficiente da coprire l insieme dei possibili messaggi del semaforo: 00 ROSSO ACCESO 01 GIALLO ACCESO 10 VERDE ACCESO 11 SEMAFORO GUASTO (messaggio aggiuntivo ) ott o 13

14 BYTE Un gruppo di 8 bit corrisponde a 1 byte Ogni dato è rappresentato da una successione di byte Con 1 byte si possono rappresentare 256 messaggi differenti. Si usano sequenze da a Postiglione Dipartimento Scienze della di Scienze Università di Salerno di 1.2c 14

15 Unità di misura BIT Byte Word Double-word Quad-word= d 64 bit 1 Kb (Kilobit) 1 KB (Kilobyte) = 8 bit = 16 bit = 32 bit = 1024 Bit = 2 10 Bit = 1024 Byte = 2 10 Byte 1.2c 1MB(Megabyte)= 1024 KB = 1024 x 1024 = = 2 10 x 2 10 Byte = 2 20 Byte 15 1GB(Gi (Gigabyte) b = 1024 Mb = 2 30 Byte 1TB (Terabyte) 1 PT (Petabyte) = 1024 Gb = 2 40 byte = 1024 Tb = 2 50 byte

16 Numero minimo di simboli per codifica Il minimo numero di simboli per codificare informazione in modo da poterla poi i decodificare difi correttamente t èd due. Con alfabeti composti da un solo simbolo È possibile codificare l informazione, Ma non è possibile decodificarla. Postiglione Dipartimento Scienze della di Scienze Università di Salerno di 1.2c 16

17 Numero minimo di simboli per codifica Esempio: supponiamo di avere un alfabeto composto dal solo simbolo 0. Nel caso dell esempio visto in precedenza, potremmo codificare lo stato di luminosità della stanza così: 00 = luce accesa 0 = luce spenta Se, in due momenti distinti, la luce è prima accesa e poi spenta, la codifica è la seguente: 000. Con un alfabeto con 1 solo simbolo, quindi, codificare è 1.2c possibile. ott o 17

18 Numero minimo di simboli per codifica Non è possibile, invece, decodificare Leggendo la parola 000, non sapremo mai ida cosa è stata generata 000 = luce spenta + luce accesa (codificato come ) 000 = luce accesa + luce spenta (codificato come ) 000 = luce spenta + luce spenta + luce spenta (codificato come ) ATTENZIONE: Non è possibile utilizzare lo spazio per 1.2c suddividere le varie misurazioni, perché questo equivarrebbe ad utilizzare un secondo simbolo, differente dallo 0! ott o 18

19 Sequenze di k bit Con sequenze lunghe k bit si possono rappresentare 2 k messaggi (2 8 =256). k=1 0, 1 k=2 00, 01, 10, 11 Passando da sequenze di k-1 bit a sequenze di k bit i messaggi raddoppiano in numero, basta anteporre 0 ed 1 a tutte le sequenze di k-1 bit. Postiglione Dipartimento Scienze della di Scienze Università di Salerno di 1.2c 19

20 Riepilogando Comunicazione è scambio di messaggi (Mondo reale) ) Messaggio: successione di simboli appartenenti a più di un alfabeto (lettere, cifre, note musicali, ) 1.2c Testo è una successione di caratteri Numero è una successione di cifre e simboli Suono è una successione di note 20 (Computer) Ogni messaggio è una successione di simboli appartenenti ad un solo alfabeto: l alfabeto binario che consiste cioè di due soli simboli

21 Riepilogando Noi abbiamo codificato l informazione sullo stato dell interruttore, tt sul semaforo, ecc attraverso un messaggio scritto usando un altro alfabeto, quello binario. E necessario determinare delle regole di corrispondenza, dette codifiche La codifica mette in corrispondenza (biunivoca) ogni simbolo appartenente ad un alfabeto con una stringa di 1.2c simboli appartenente ad un altro alfabeto ott o 21