È una domanda che prima o poi si fanno tutti nella vita. Se non te la sei mai fatta, beh, sappi che i computer ragionano in codice binario!
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Potremmo optare per una risposta in linguaggio tecnico, ma non lo faremo! :D
Ciao, mi chiamo Lorenzo Neri e sono un informatico. Questo blog è dedicato a condividere la mia esperienza nel mondo dell’informatica, aiutando le persone a padroneggiare l’arte del nuovo millennio! Puoi scoprire articoli, tutorial e risorse utili su queste pagine.
Devi sapere che alla base di tutti i dispositivi elettronici—come processori, memorie, schede video e audio—ci sono tanti, tantissimi transistor.
Che cos’è un transistor?
Un transistor è un componente elettronico fondamentale, usato per memorizzare un singolo bit di informazione.
Ma facciamo un passo indietro.
Che cos’è un bit?
Il bit è l’unità di informazione più piccola. Possiamo immaginarlo come una scatola.
Questa scatola può essere riempita con una pallina o rimanere vuota.
La scatola vuota rappresenta l’assenza di informazione.
La scatola piena rappresenta la presenza di informazione.
Quando la scatola è vuota, non abbiamo nulla al suo interno. Che numero ti viene in mente per rappresentare il “nulla”?
Esatto: Zero!
Quando la scatola è piena, abbiamo una pallina. “UNO” appunto: uno è il numero usato per rappresentare la presenza di informazione.
Un bit è quindi una scatola che può contenere informazione: ha come valore “1” se è piena, e “0” se è vuota.
È probabile che tu possa pensare: “Lorenzo, posso usare numeri più piccoli! Ad esempio 0,000001 o 0,000000000001… Perché non usarli?”
Ogni cifra va memorizzata! Quindi, servirebbe più di un bit. Torniamo al discorso del transistor.
I computer ragionano in binario: parte tutto dal concetto di bit e transistor
I transistor sono in grado di memorizzare un bit ciascuno, e se messi insieme, permettono di far passare segnali elettrici in tempi molto rapidi.
Insieme, possiamo realizzare circuiti logici:
Attraverso i circuiti logici, possiamo realizzare architetture come RAM, ROM e CPU.
Quello che vedi qui è un esempio di porta AND realizzata in tecnologia CMOS: quei quattro elementi sono quattro transistor.
Ora, perché non si utilizzano altri componenti elettronici nei circuiti digitali?
Esistono, ma è importante capire perché i computer lavorano in binario. Potremmo progettare computer che operano con segnali analogici, ma ci sono complicazioni. Hai presente la corrente alternata? Quella che usi in casa tua!
Questo è un esempio del comportamento della corrente di casa tua: ha un comportamento sinusoidale. Se non ti senti in confidenza con la trigonometria, il grafico rappresenta una funzione sinusoidale.
Se guardi bene il grafico, la sinusoide raggiunge valori massimi e minimi. Ora ti faccio una domanda: quanti valori ci sono in quel grafico?
In altre parole: quanti valori tocca la sinusoide oltre allo zero e ai due punti di massimo e minimo?
Abbiamo infiniti valori, il che rende impossibile salvarli fisicamente. Immagina quanti hard disk sarebbero necessari!
Nei computer non esistono segnali analogici.
“Ma che dici Lorenzo! Posso ascoltare la musica con il mio computer!”
È vero, ma i segnali digitali sono rappresentazioni di quelli analogici: si utilizzano tecniche di campionamento per replicare i segnali analogici.
Un segnale digitale ha variazioni limitate, a differenza di uno analogico.
Come puoi vedere, il segnale digitale è “squadrato” rispetto alla sinusoide precedente. Con X bit insieme, otteniamo valori specifici nel tempo.
Quindi, arriviamo alla questione principale: Perché piace così tanto ai computer il codice binario?
Ops, mi sono dimenticato di dirlo: Un bit vale 0 o 1, ma puoi anche utilizzare 0, 1, e 2 per rappresentare tre stati: acceso, spento e in standby.
Quindi ci sono eccezioni. Ma il concetto principale rimane: con i bit e i transistor possiamo creare circuiti logici che operano in un tempo molto ridotto, ma avremmo più confusione se introducessimo segnali analogici.
Ora che hai appreso le basi del codice binario, sei pronto a scoprire di più! Se ti è piaciuto questo articolo, considera di condividerlo e di seguirci per ulteriori aggiornamenti.
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Ringrazio Wikipedia per la concessione delle immagini.
