Definizione
L'elettronica digitale si occupa di tutti quei sistemi e dispositivi per l'elaborazione e il trattamento di dati numerici (o digitali). Il termine stesso deriva dall'inglese digit, che significa appunto cifra (e che, a sua volta, deriva dal latino digitum che vuol dire dito).
Un esempio classico di dispositivo elettronico digitale è il computer. Ma appartengono a questa stessa categoria i tablet, gli smartphone, i lettori CD, le fotocamere e le videocamere digitali, le televisioni digitali e un numero grandissimo di altri dispositivi. Si potrebbe dire che la nostra è l'era del digitale, in quanto l'elettronica digitale si è diffusa in praticamente tutti i campi di uso, dalle automobili alle fabbriche, dagli elettrodomestici ai dispositivi medici etc etc.
Operazioni aritmetiche ed operazioni logiche
Come si è detto, l'elettronica digitale si riferisce a dispositivi in grado di effettuare elaborazioni di tipo numerico, cioè, in parole semplici, calcoli aritmetici: somme, prodotti, divisioni, moltiplicazioni. In realtà i dispositivi digitali sono anche in grado di compiere operazioni logiche, dove con questo termine si intende la possibilità di effettuare scelte in base al verificarsi o meno di determinate condizioni. Un esempio di operazione logico-matematica è quella effettuata da una macchina fotografica digitale automatica, la quale, in base alla misura della luminosità ambientale, "decide" se usare il flash oppure no.
Lo stesso tipo di operazioni, logiche e aritmetiche, è alla base del funzionamento di qualsiasi moderno computer e anche il più complicato software esistente può, in ultima analisi, essere scomposto nell'esecuzione di operazioni elementari di questi due tipi.
Dispositivi programmabili e non
Un'altra importante distinzione è quella fra dispositivi programmabili e dispositivi non programmabili. Nei dispositivi programmabili, il funzionamento del sistema può essere modificato attraverso un programma, cioè una serie di istruzioni codificate in un opportuno linguaggio. Esempi di dispositivi programmabili digitali sono i microprocessori, i microcontrollori e, naturalmente, i computer.
Viceversa i dispositivi non programmabili eseguono sempre lo stesso compito o un numero di compiti limitato, che non può essere modificato. Un esempio di dispositivo digitale non programmabile è la calcolatrice (non programmabile)
Numeri... ma non solo
La nostra definizione può a prima vista sembrare riduttiva. Se i computer sono in sostanza solo dei dispositivi per elaborare numeri, come è possibile che riescano a trattare testi scritti, immagini, video e suoni?
Ciò è possibile perché tutti i dati trattati dal computer (e da qualunque dispositivo digitale) vengono prima trasformati in forma numerica.
Codice ASCII e trasformazione di un testo in una sequenza numerica
Per esempio un testo scritto può essere "trasformato" in una sequenza di numeri semplicemente assegnando un numero diverso a ogni lettera. Questo tipo di operazione viene detta codifica e il codice è la corrispondenza fra ogni lettera e il numero corrispondente. Un codice molto usato nei computer è il per esempio codice ASCII (American Standard Code for Information Interchange), nel quale a ogni lettera e segno della tastiera viene attribuito un numero compreso fra 0 e 127 (la lettera "A", ad esempio, corrisponde al numero 97, mentre il punto interrogativo "?" corrisponde a 63). In questo modo quando scriviamo sulla tastiera, il computer riceve il codice numerico corrispondente a ogni tasto premuto: anche l'intera Divina Commedia può essere in questo modo trasformata in una sequenza di numeri!
Codice |
Carattere |
Codice |
Carattere |
Codice |
Carattere |
Codice |
Carattere |
0 |
NULL |
32 |
[Space] |
64 |
@ |
96 |
` |
1 |
SOH |
33 |
! |
65 |
A |
97 |
a |
2 |
STX |
34 |
" |
66 |
B |
98 |
b |
3 |
ETX |
35 |
# |
67 |
C |
99 |
c |
4 |
EOT |
36 |
$ |
68 |
D |
100 |
d |
5 |
ENQ |
37 |
% |
69 |
E |
101 |
e |
6 |
ACK |
38 |
& |
70 |
F |
102 |
f |
7 |
BEL |
39 |
‘ |
71 |
G |
103 |
g |
8 |
BS |
40 |
( |
72 |
H |
104 |
h |
9 |
TAB |
41 |
) |
73 |
I |
105 |
I |
10 |
LF |
42 |
* |
74 |
J |
106 |
j |
11 |
VT |
43 |
+ |
75 |
K |
107 |
k |
12 |
FF |
44 |
, |
76 |
L |
108 |
l |
13 |
CR |
45 |
- |
77 |
M |
109 |
m |
14 |
SO |
46 |
. |
78 |
N |
110 |
n |
15 |
SI |
47 |
/ |
79 |
O |
111 |
o |
16 |
DLE |
48 |
0 |
80 |
P |
112 |
p |
17 |
DC1 |
49 |
1 |
81 |
Q |
113 |
q |
18 |
DC2 |
50 |
2 |
82 |
R |
114 |
r |
19 |
DC3 |
51 |
3 |
83 |
S |
115 |
s |
20 |
DC4 |
52 |
4 |
84 |
T |
116 |
t |
21 |
NAK |
53 |
5 |
85 |
U |
117 |
u |
22 |
SYN |
54 |
6 |
86 |
V |
118 |
v |
23 |
ETB |
55 |
7 |
87 |
W |
119 |
w |
24 |
CAN |
56 |
8 |
88 |
X |
120 |
x |
25 |
EM |
57 |
9 |
89 |
Y |
121 |
y |
26 |
SUB |
58 |
: |
90 |
Z |
122 |
z |
27 |
ESC |
59 |
; |
91 |
[ |
123 |
{ |
28 |
FS |
60 |
< |
92 |
\ |
124 |
| |
29 |
GS |
61 |
= |
93 |
] |
125 |
} |
30 |
RS |
62 |
> |
94 |
^ |
126 |
~ |
31 |
US |
63 |
? |
95 |
_ |
127 |
DEL |
Numeri per rappresentare immagini
Anche le immagini possono essere rappresentate per mezzo di sequenze di numeri. Infatti un'immagine può essere scomposta in "puntini" (pixel) e ad ogni pixel viene assegnato un codice che corrisponde al colore del puntino stesso.
La figura seguente mostra ad esempio la corrispondenza fra colore e codice numerico per immagini a 256 colori:
Anche i suoni possono essere rappresentati per mezzo di numeri e, di conseguenza, elaborati da un dispositivo digitale.
La tecnica consiste nello scomporre un segnale audio in una sequenza di campioni sonori: in pratica ogni campione rappresenta una piccola frazione (con durata molto breve) del segnale totale. Quindi i campioni così ricavati vengono trasformati in valori numerici, facendo corrispondere un numero diverso a ogni campione in base alla sua intensità (in pratica il volume sonoro).
Sito realizzato in base al template offerto da
http://www.graphixmania.it