Unità di misura in in­for­ma­ti­ca: cosa sono le unità di misura digitali?

Quanta memoria interna dovrebbe avere un buon smart­pho­ne? Quanta RAM è con­si­glia­ta? Quanti gigabyte contiene un hard disk da un terabyte e cosa sono i kilobyte e i megabyte? Quo­ti­dia­na­men­te si utilizza il sistema metrico per misurare le montagne più alte del mondo e, allo stesso modo, si uti­liz­za­no i byte per misurare le sempre crescenti montagne di dati. Per poter essere in grado di capire le diverse capacità di memoria e le pro­por­zio­ni dei diversi gruppi di dati, bisogna avere fa­mi­lia­ri­tà con le unità in­for­ma­ti­che, a partire dall’unità più piccola, il byte, arrivando fino agli zettabyte, yottabyte e bron­to­by­te.

In pochi sono con­sa­pe­vo­li che ormai viviamo nell’era dello zettabyte. Nel 2016, infatti, la quantità di dati generati an­nual­men­te ha raggiunto la di­men­sio­ne di uno zettabyte. Si stima che entro il 2025 ci saranno 175 zettabyte di dati in tutto il mondo. Cosa vuol dire? Uno zettabyte contiene un miliardo di terabyte. Gli hard disk con una grande capacità di memoria di­spon­go­no di almeno un terabyte, ovvero ab­ba­stan­za spazio per 250 film in HD di due ore l’uno. Uno zettabyte cor­ri­spon­de quindi a 250.000.000.000 di film in HD!

Da quando le ap­pli­ca­zio­ni digitali, le tec­no­lo­gie in­tel­li­gen­ti e lo stesso Internet sono diventati una parte fissa della vita quo­ti­dia­na, la quantità di dati è esplosa. Le aziende e i privati producono talmente tanti dati che non è più possibile espri­mer­li chia­ra­men­te in bit e byte. Ogni giorno, circa 2,5 quin­ti­lio­ni di byte vengono prodotti in tutto il mondo. L’impronta digitale dell’umanità è quindi appena com­pren­si­bi­le. Tuttavia, conoscere le unità di misura in­for­ma­ti­che aiuta molto a capire quanto è grande un insieme di dati.

Un bit è l’unità di in­for­ma­zio­ne più piccola. Anche le più grandi montagne di dati iniziano da lì, poiché un bit rap­pre­sen­ta la più piccola di­stin­zio­ne possibile rilevata da un computer: 1 o 0. Nella pro­gram­ma­zio­ne, questa viene chiamata una “variabile booleana”. Non esiste nulla di più piccolo di un bit, ovvero lo stato 1 o 0 per le ap­pli­ca­zio­ni digitali, e poiché i computer co­mu­ni­ca­no at­tra­ver­so un sistema binario, le serie di dati sono calcolate in base a uno e zero.

Provate a im­ma­gi­na­re le unità di misura in­for­ma­ti­che come con­te­ni­to­ri. Un bit è il con­te­ni­to­re più piccolo e contiene solo un pezzo di in­for­ma­zio­ne. Non è ancora un insieme di dati, poiché gli insiemi di dati con­si­sto­no di molti con­te­ni­to­ri con molti pezzi di in­for­ma­zio­ne.

La parola “bit” è un’ab­bre­via­zio­ne di “binary in­for­ma­tion digit” ed è stata usata per la prima volta dal ma­te­ma­ti­co americano John W. Turkey in una nota del Bells Lab. Il termine cominciò a essere più comune dopo che Claude E. Shannon lo usò nel suo trattato del 1948 “Una teoria ma­te­ma­ti­ca della co­mu­ni­ca­zio­ne”.

La parola “byte” (B) è stata coniata nel 1956 dall’ingegnere di IBM Werner Buchholz per de­scri­ve­re un gruppo di bit. Le quantità di dati e quindi anche le unità di misura in­for­ma­ti­che sono sempre espresse in byte.

Un byte consiste di 8 bit ed è ab­bre­via­to con una “B”. Dato che un bit può tra­smet­te­re uno dei due stati (ovvero 1 o 0), un byte può tra­smet­te­re 256 (2⁸) stati diversi. Questo perché ognuno degli 8 bit in un byte rap­pre­sen­ta 8 pos­si­bi­li­tà che un bit sia impostato a 1:

10000000

01000000

00100000

00010000

00001000

00000100

00000010

00000001

Esistono vari prefissi utili per dif­fe­ren­zia­re tra quantità di dati più grandi di pochi byte: ad esempio, kilobyte, megabyte e gigabyte. Nello stabilire questi prefissi, il sistema decimale che gli esseri umani usano co­mu­ne­men­te e il sistema binario usato dai computer si scontrano. Per questo motivo esistono due sistemi per eti­chet­ta­re le quantità di dati: i prefissi binari e i prefissi decimali.

I prefissi binari, chiamati anche prefissi IEC, de­fi­ni­sco­no le quantità di dati in potenze di due, ovvero 2 ^x. I prefissi decimali, chiamati anche prefissi SI, de­fi­ni­sco­no potenze di dieci, ad esempio 10^x.

Un computer necessita di 1 byte per poter ar­chi­via­re un carattere. Ciò porta a quanto segue:

1 byte = 1 carattere (e.g., A, Z, ?, 5, 0, #)

1 kilobyte cor­ri­spon­de a 1024 bytes o 1024 caratteri diversi.

Una pagina di testo avente 1800 caratteri, compresi gli spazi, cor­ri­spon­de quindi a circa 1800 byte o 1-2 kilobyte. Su programmi come Word, la for­mat­ta­zio­ne e la grafica possono portare ra­pi­da­men­te questo numero a 10-12 KB. Tuttavia, queste sono ancora unità di misura molto piccole per i computer.

Al contrario, uno smart­pho­ne con una fo­to­ca­me­ra da 12 megapixel scatta foto da 2-4,5 MG per immagine. I computer portatili di­spo­ni­bi­li in commercio hanno 8, 12 o 16 GB di RAM. Gli hard disk invece sono di­spo­ni­bi­li da tempo nella gamma dei terabyte.

La tabella riportata di seguito può aiutarvi a com­pren­de­re meglio la con­ver­sio­ne tra unità di misura:

Il grafico sotto riportato fornisce una pa­no­ra­mi­ca di quanti byte contiene ogni quantità di dati quando si uti­liz­za­no dei prefissi decimali per unità binarie, come da pratica standard:

Il terabyte è at­tual­men­te l’unità standard per dei grandi volumi di memoria. Gli hard disk esterni offrono ti­pi­ca­men­te da 1 a 5 terabyte di memoria. Se si considera che an­nual­men­te vengono prodotti 44 trilioni di gigabyte, non è molto.

Le unità di misura in­for­ma­ti­che più grandi im­me­dia­ta­men­te suc­ces­si­ve sono i petabyte e gli exabyte, che sono per lo più rilevanti negli affari dei giganti della tec­no­lo­gia come Google e Apple. Google afferma di avere un volume di dati compreso tra i 10 e i 15 exabyte. Questo equivale a circa 30 milioni di computer messi insieme.

Gli exabyte sono seguiti dagli zettabyte, l’unità uti­liz­za­ta per de­scri­ve­re la quantità di dati generata nell’arco di un anno. Si stima che l’umanità ha prodotto una quantità di dati di circa 59 zettabyte solo nel 2020. Gli zettabyte sono seguiti dagli yottabyte ed è qui che le cose co­min­cia­no a diventare un po’ teoriche. Lo yottabyte è la più grande capacità di memoria at­tual­men­te accettata dal Sistema in­ter­na­zio­na­le di unità di misura. Gli yottabyte sono rilevanti so­prat­tut­to nel contesto dei dati personali che le agenzie di in­tel­li­gen­ce hanno im­ma­gaz­zi­na­to in tutto il mondo, sono quindi quantità di dati molto grandi.

Na­tu­ral­men­te non finisce qui. I dati di massa quali i bron­to­by­te e i gegobyte sono quantità di dati così grandi, e puramente teoriche, che non sono uf­fi­cial­men­te ri­co­no­sciu­te dal Sistema in­ter­na­zio­na­le di unità di misura. Si prevede che nel 2030 la quantità di dati generati an­nual­men­te rag­giun­ge­rà per la prima volta 1 bron­to­by­te. Per dirla in termini fisici: date le di­men­sio­ni degli hard disk di oggi, un hard disk da un gegobyte cor­ri­spon­de­reb­be a 23.000.000 di volte la di­men­sio­ne della su­per­fi­cie terrestre.

Mentre le unità di misure espresse in terabyte sono ancora com­pren­si­bi­li, di­men­sio­ni come 175 zettabyte sono astratte e quasi im­pos­si­bi­li da com­pren­de­re appieno. Pertanto, vi pro­po­nia­mo di seguito degli esempi semplici e concreti per rendervi le idee un po’ più chiare:

1 nibble = 4 bit

1 byte = 1 lettera/carattere

1 kilobyte = 1 pagina standard (1800 caratteri)

1 megabyte = ca. 1 libro da 200 pagine

2–5 megabyte = 1 film in HD

1 gigabyte = ca. 1000–2000 libri

1 terabyte = ca. 250.000 canzoni MP3

1 petabyte = ca. 223.000 film in HD o 745 milioni di floppy disk

1 exabyte = ca. 12 miliardi di DVD o 16 triliardi di canzoni MP3

1 zettabyte = l’insieme dei dati generati nel mondo solo nell’anno 2016

1 yottabyte = ca. 45 quin­ti­lio­ni di Blu-ray aventi 25 GB ciascuno

Secondo gli scien­zia­ti, la capacità di me­mo­riz­za­zio­ne del cervello umano è stimata a circa 2,5 petabyte. Ciò cor­ri­spon­de a 1024 hard disk esterni con 1 terabyte di memoria ciascuno. Il motivo per cui non riusciamo ancora a ricordare le password delle nostre e-mail o i com­plean­ni dei nostri amici rimane un mistero!