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!