Il computer: sotto il cofano

(Claudio Travaglia)

Il sistema binario (e non pensiate che parli del treno!).
Eccoci! Dedichiamo una rubrica all’informatica ed ai computer e ci ritroviamo a parlare di matematica! Un po’ come quando alla patente di guida spiegavano il motore. Ho provato ad obiettare all’istruttore che facevo la patente solo per guidare l’automobile, non per costruirla. La risposta è stata lapidaria: se ti va bene è così altrimenti puoi continuare a muoverti in bicicletta … e per finire: è anche più salutare! In conclusione … ho studiato il motore a combustione interna!

A mia discolpa dirò solamente che fa “figo” parlare di Mbit/sec, Memoria  di 64 Gbyte. fotocamera da 20 Mpix o schermo 4K se non sappiamo cos’è un bit!

bit (binari digit). E’ l’unità più piccola dell’informazione e vale o 0 o 1. Tutto qui direte? No per trattare un sistema fatto di sole due cifre (digit) dovremo inevitabilmente sforzarci a capire come “ragiona” il sistema binario. Quindi, riassumendo, dobbiamo “arrangiarci” con soli 2 numeretti (bit) 0 e 1. Già per indicare il numero 2 siamo in difficoltà. Niente paura: 01 (binario) = 2 (sistema decimale), quindi 11 = 3, 0011 = 4+8 = 12. Per trasformare un numero binario nel corrispondente decimale il trucco è questo: ogni posizione di un numero binario, partendo da sinistra, rappresenta un potenza del numero 2. QuInidi (se non vi siete già persi) scrivendo 0011 intendo :

0011 = 0x1 + 0x2 + 1×4 + 1×8 = 12 (decimale)
per i pignoli:
0011 = 0x20 + 0x21 + 1×22 + 1×23 = 12 (decimale)

Se non vi siete già ”persi” provate a trasformare 00110101 01011001 in numero decimale (non avvilitevi se vi dico che un computer impiega meno di un miliardesimo di secondo).

Bene, con i numeri tutto bene, ma i computer non “maneggiano solo numeri” devono anche poter descrivere l’alfabeto. Niente di più semplice! Che ne dite se chiamiamo la lettera A  65! cioè 10000100 (20 + 26 cioè ancora 1 + 2x2x2x2x2x2). ma come fa un computer a capire se mando un numero od una lettera dell’alfabeto? Niente di più semplice c’è il “maggiordomo” (carattere di controllo) che introduce i dati che seguiranno annunciando all’elaboratore (processore) cosa sta arrivando (come il maggiordomo che introduce gli ospiti al padrone di casa).

I bit, come forse avrete intuito, nel computer si muovono, sotto forma di segnale elettrico assente (0) o presente (1), in plotoncini da 8 bit ovvero un byte o multipli.
Se siete stati attenti avrete capito che un che un byte (8 bit) può descrivere fino a 256 caratteri (ASCII).
Più che sufficienti per noi occidentali. Ma per i Cinesi come la mettiamo? Niente paura! Prendiamo due plotoncini (oops, scusate byte) e costruiamo una cosa fatta così: 00100100 00010001, signori e signore eccovi l’UNICODE!

L’appetito vien mangiando! Come ce la caviamo con i colori? O meglio come descrivere un colore sul monitor di un computer o qualsiasi altra “diavoleria” elettronica dotata di schermo?

 

Eccovi accontentati: un’immagine si può frantumare in una griglia di puntini (pixel). Ogni pixel può essere descritto con un numero binario e prima di inviare la sequenza di numeri che descrivono l’immagine è sufficiente inviare dei codici di controllo (ricordate il maggiordomo che introduce gli ospiti) per “dire” al processore che stanno arrivando un certo numero di byte da interpretare come sfumature di colore di ogni singolo puntino (pixel). Se vogliamo un immagine con molte gradazioni dovremo usare più byte per descrivere il puntino: con un byte (8 bit) si avranno 256 colori (pochi), con due byte ogni puntino potrà scegliere tra 65.536 diverse tonalità (meglio ma ancora pochi) il massimo si raggiunge con il “true color” 24 bit (3 byte) ed i suoi 16.000.000 di colori.

Ancora, per avere una bella immagine è necessario che i puntini (pixel) dello schermo siano molto fitti. Eccovi alcuni esempi di risoluzione degli schermi:
800×600 ovvero 800 pixel orizzontali e 600 verticali 480.000 pixel;
1280×720 = 921.600 punti (hd ready) risoluzione televisori e schermi economici;
1920×1080 = 2.073.600 punti (full hd o 2K) una buona risoluzione;
3840×2180 = 8.371.200 punti ( ultra HD o 4K abbreviazione di 4000 ovvero i punti orizzontali). Questa è la massima risoluzione di video e tv attualmente in commercio.

È evidente che per costruire una foto di 8 milioni di punti in true color (24 bit) devono essere elaborati circa 200 milioni di bit. Troppi? No assolutamente. Un normalissimo computer esegue più di un miliardo di operazioni ogni secondo. Il termine che indica la velocità è il GHz (giga hertz, ovvero miliardi di cicli al secondo, semplificando ancora: miliardi di operazioni al secondo).

Delusi? Come avrete capito i computer non fanno altro che muovere ed interpretare miliardi di informazioni elementari (bit) secondo delle regole (protocolli) decisi dall’uomo. Definire “intelligenza” quella dei computer è decisamente eccessivo. Parleremo piuttosto di enormi capacità di registrare dati, di velocità strabilianti per analizzare e confrontare questi dati. Qualità che danno solo l’illusione dell’intelligenza. Si può digitalizzare (trasformare in numeri binari) una foto, un video, della musica. Nessuno fino ad ora è riuscito a “digitalizzare” la fantasia!

 
 
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