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ElementiBistabili
ElementiBistabili

 

Elementi Bistabili


Un elemento si dice bistabile quando può assumere, nel tempo, 2 soli stati stabili; ad esempio il normale interruttore della luce permane in uno dei suoi due stati possibili (acceso / spento) finchè una causa esterna (l'uomo) non ne commuta lo stato.

L'attuale tecnologia costruttiva utilizza come componenti di base per le memorie dei dispositivi bistabili caratterizzati dal fatto di potere assumere 2 soli stati, chiamati convenzionalmente 1 e 0. Questi elementi bistabili consentono soltanto la memorizzazione di fatti elementari (Si-No, Acceso-Spento, Vero-Falso, 1-0, Bianco-Nero, Testa-Croce).

Interruttore Magnete Flip-Flop Testa/Croce



Associando però tra loro più elementi bistabili è possibile realizzare degli insiemi di bistabili e far aumentare rapidamente la capacità di memorizzazione. E` facile dimostrare, con il calcolo combinatorio, che il numero di informazioni NI che un insieme di bistabili può rappresentare è dato da

NI = 2n


dove n è il numero degli elementi bistabili dell'insieme; si tratta delle disposizioni con ripetizione di 2 oggetti su n posti.


NI = 21 = 2      0      1       
NI = 22 = 4    00    01    10    11    
NI = 23 = 8  000  001  010  011  100  101  110  111
NI = 24 = 1600000001001000110100010101100111
10001001101010111100110111101111


A sinistra il calcolo del numero di informazioni, a destra lo sviluppo delle possibili configurazioni di bit. Come si può notare, NI cresce rapidamente con n, e già per n=10 si ottiene NI=1024. Tra l'altro il valore 1024 gioca, nella terminologia dei computer, un ruolo simile al numero 1000 nella terminologia scientifica, come, infatti si dice 1 Kilometro (Km) per indicare 1000 metri, così si dirà 1 Kilobit (Kbit) per indicare 1024 bit o 1 Kilobyte (Kbyte) per indicare 1024 byte o 1 Kiloword (Kword) per indicare 1024 word.

Il fatto che il computer sia costituito internamente, in prevalenza, con elementi bistabili determina la scelta di un sistema di numerazione in base 2, scelta che se da una parte complica, e non poco, il dialogo con l'utente, dall'altra consente di avere una rappresentazione delle informazioni conforme al modo con cui esse sono mantenute all'interno della macchina.

Alcuni insiemi di bistabili sono da considerarsi notevoli perchè hanno assunto un ruolo particolarmente importante nella progettazione e nell'uso dei computer, i motivi sono diversi e legati spesso alla scelta del sistema di numerazione in base 2, non a caso molti degli insiemi notevoli di bistabili sono multipli l'uno dell'altro.

BIT    E' caratterizzato da  NI = 21 = 2  informazioni. Rappresenta l'informazione più piccola presente all'interno del computer ed è costituita da una unità dati chiamata bit (dalla contrazione di BInary digiT = cifra binaria). Ciò discende direttamente dall'impiego dei dispositivi bistabili. In realtà il bit da solo non sarebbe di molto aiuto dal momento che esso è in grado di discriminare soltanto una tra due possibili informazioni, convenzionalmente indicate con 0 e 1. In questo ruolo viene utilizzato all'interno del microprocessore in una struttura chiamata Flag (bandiera) per segnalare se un dato evento è accaduto oppure no.

NIBBLE    E' caratterizzato da  NI = 24 = 16  informazioni. Detto anche semibyte è formato da 4 bit, questa unità di informazione rappresenta generalmente o una cifra in codice BCD (una cifra in base dieci) o una cifra in codice esadecimale.

BYTE    E' caratterizzato da  NI = 28 = 256  informazioni. E` l'unità di informazione maggiormente impiegata, probabilmente perchè il numero di stati possibili (256), non troppo basso e nemmeno troppo alto, ha consentito la realizzazione di diversi codici per la rappresentazione dei simboli alfanumerici comunemente usati nella comunicazione interpersonale; formata da 8 bit serve per rappresentare o un carattere alfanumerico, o un numero compreso tra 0 e 255, o due numeri in codice BCD oppure 8 Flag. Spesso il termine carattere è usato al posto di byte grazie alla corrispondenza tramite il noto codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange).

WORD    E' caratterizzato da  NI = 216 = 65.536  informazioni. Correntemente si usa tale termine per designare una unità di informazione composta di 16 bit, dal momento che ci occupiamo del microprocessore a 16 bit 8086, ma si tenga comunque presente che con il termine word si indica generalmente una unità di informazione formata da un numero fissato, ma arbitrario, di bit pari al parallelismo del microprocessore, ossia il numero di bit che vengono elaborati simultamneamente dalla CPU. Viene largamente impiegata per rappresentare sia indirizzi sia numeri compresi tra 0 e 65535.

DOUBLE WORD    E' caratterizzato da  NI = 232 = 4.294.967.296  informazioni. Talvolta viene utilizzato anche il termine DWORD, per indicare una unità di informazione di 32 bit, tipicamente per memorizzare indirizzi estesi.

QUADRUPLE WORD    E' caratterizzato da  NI = 264 = 18.446.744.073.709.551.616  informazioni. Talvolta viene utilizzato anche il termine QWORD oppure QUADWORD, per indicare una unità di informazione di 64 bit.

La tavola seguente riassume la capacità di informazione (espressa in N. di stati) per ciascuna unità e i valori minimi e massimi assunti da ipotetici contatori esadecimali associati alle informazioni.


UNITA'
 
N. BIT
 
NUMERO DI INFORMAZIONI
(dec.)
VALORE MINIMO
(hex.)
VALORE MASSIMO
(hex.)
BIT1 2 0 1
NIBBLE4 16 0 F
BYTE8 256 00 FF
WORD16 64 K = 65.536 0000 FFFF
DWORD32 4 G = 4.294.967.296 0000 0000 FFFF FFFF
QWORD64 4 G  *  4 G 0000 0000 0000 0000 FFFF FFFF FFFF FFFF


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Se si guarda la virtý di profilo o di quarto la si vede sempre male, ma sono pochi quelli che sanno guardarla proprio in faccia.
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