Appunti Fondamenti di informatica

Vantaggi e svantaggi delle diverse tecnologie di memorizzazione

CPU: Vantaggi più veloci della EPROM.

Svantaggi abbastanza costose, l'uso prolungato e molte cancellazioni portano all'usura.

DA VALUTARE

Unità flash: la tecnologia flash non riscontra l'inconveniente della lentezza di memorizzazione e recupero dati dei sistemi magnetici. I bit vengono memorizzati inviando segnali elettrici al dispositivo di memorizzazione dove gli elettroni vengono intrappolati in piccole celle di biossido di silicio. Questa tecnologia è ideale per la memorizzazione portatile e non volatile dei dati. I problemi sono il progressivo danneggiamento dovuto alle cancellazioni di memoria, ciò sconsiglia l'utilizzo di questa tecnologia laddove il contenuto deve essere modificato più volte al secondo. Viene usata soprattutto come memoria di massa, un altro esempio sono le SD.

Memorie a supporto magnetico: I dischi magnetici sono costituiti da areole di materiale ferromagnetico depositato su un supporto e portato in

Sotto un deposito elettromagnetico. I due distabili corrispondono ai due sensi di magnetizzazione del materiale.

SCRITTURA: nella bobina passa corrente che genera di conseguenza un campo magnetico concatenato alla spira. Il campo magnetico colpisce la zona di mio interesse imprimendo a ogni sezione in movimento una polarizzazione:

1. = 0.
2. = 1.

LETTURA: al passaggio delle areole magnetizzare sotto la testina, il campo magnetico memorizzato nella scrittura induce un campo magnetico nella testina diretto nello stesso verso. Questo campo magnetico indotto induce a sua volta una corrente a seconda del verso della corrente indotta è possibile leggere ogni stato salvato.

Vantaggi: non sono volatili, una volta posizionati disco e testina la velocità di trasmissione e memorizzazione è molto alta.

Svantaggi: siccome nella loro struttura sono presenti parti meccaniche vi è il problema dei guasti. Non sono memorie veloci perché necessitano il

tempo affiche la testina e il disco siano allineati.Le memorie di massa rispetto a quelle principali hanno minor volatilità , grandi capacità di memorizzazione e lapossibilità di essere rimosse.Uno svantaggio notevole è il tempo molto lungo di risposta.Tra i tipi di memorie di massa vi sono :

I Sistemi Magnetici Chiamati comunemente Hard Drive , sono formati da uno o più dischi , essi vengono lettiattraverso le testine poste al di sopra e al di sotto di essi.Vengono divisi in tracce e in settori , i dati vengono registrati come una stringa continua di bit.Ne analizziamo alcune nello specifico :

1. HARD DISK :Materia ferromagnetico depositato su un disco rigido , in rotazione costante attorno ad un asse fisso. Latestina è tenuta a pochi micron di distanza dal disco. Può essere formato da più dischi , sono costruiti inapposite camere affinché non vi si possa trovare polvere all’interno.Vi sono dischi a testine fisse

1. DISCHI FISSI: sono dispositivi di archiviazione dati che utilizzano dischi magnetici rotanti. Sono più veloci e più costosi, ma vi sono anche dischi fissi a testine mobili meno cari e un po' più lenti.

2. MEMORIE RAID: è un insieme di dischi rigidi collegati fra loro, usati per proteggere i dati in caso di malfunzionamento di un disco rigido. I dati sono distribuiti su più dischi per essere recuperati in caso di guasto.

3. FLOPPY DISK: sono estraibili dalla macchina per il trasferimento di informazioni, sono normalmente fermi e quindi il tempo di accesso è più lungo rispetto a quello dei dischi rigidi.

4. NASTRI: il materiale ferromagnetico è depositato su dei nastri avvolti in bobine, vengono suddivisi in senso trasversale in 9 strisce parallele ognuna assegnata ad una testina. Longitudinalmente sono divisi in blocchi da zone non magnetizzate.

5. MEMORIE OTTICHE: i Sistemi Ottici, un esempio è il CD (compact Disc), le informazioni vengono registrate su di essi creando minuscoli fori sulla superfici riflettenti e possono essere...

letti tramite laser.I sistemi di memorizzazione su CD funzionano al meglio quando trattano di stringhe di dati lunghe e continue, al contrario quando un'applicazione richiede l'accesso ai dati casuale non sono un'ottima scelta. Interessanti per affidabilità, economicità e capacità.

SCRITTURA: un raggio di luce generato da un laser incide la superficie del disco creando i pit.

LETTURA: un raggio di minor intensità colpisce la superficie, in assenza di deformazioni una parte di energia viene riflessa verso il foto-rilevatore mentre se incontra le deformazioni solo una piccolissima parte dell'energia ritorna. Queste variazioni consentono di ricostruire l'informazione memorizzata sul disco. Ne analizziamo alcune nello specifico:

1. CD-ROM (WORM): sono memorie a sola lettura, senza la possibilità di cancellazione, ma possono essere lette più volte. Hanno elevata capacità ma con tempi di accesso relativamente lunghi.

MAGNETO OPTICAL: sandwich di policarbonato e materiale magnetico, per memorizzare una un raggio laser ed un campomagnetico. Il punto riscaldato dal laser ottiene la polarità uguale a quella del campo applicato.

CD-RW: sono cancellabili e riscrivibili direttamente senza la cancellazione.

DVD: dischi a memoria ottica molto capienti formati da strati di policarbonato, uno strato semiriflettente e unocompletamente riflettente.

TIPI DI ACCESSO:

1. UNIFORME O CASUALE: caratteristico della RAM, l'accesso ai dati avviene in modo diretto tramite il loro indirizzo e in un tempo costante che non dipende dalla posizione. Tipico dei nastri, i dati vengono letti e scritti uno dopo l'altro in posizioni contigue sul supporto.
2. SEQUENZIALE: supporto.
3. DIRETTO O MISTO: tipico dei dischi, l'accesso ai dati avviene in modo diretto ma il tempo varia a seconda della posizione relativa fra disco e testina.

MEMORIA CENTRALE E MEMORIA DI

MASSA: Da un punto di vista funzionale si potrebbe pensare che le memorie siano tutte uguali e che la loro funzione sia immagazzinare sequenze di bit accessibili mediante il loro indirizzo. Ma da un punto di vista comportamentale invece esistono notevoli differenze fra memorie basate su differenti principi fisici o realizzate con diverse tecnologie, tali differenze dividono in modo netto i campi applicativi. Due parametri molto utili per qualificare i diversi tipi di dispositivi sono il costo per bit memorizzato e il tempo di accesso (risposta alla richiesta di trasferimento dell'informazione). La memorie a semiconduttore hanno una tempo di accesso molto breve, un costo molto elevato e un ulteriore problema è la volatilità dell'informazione, il che le rende poco consigliabili per la totale realizzazione di un dispositivo. Un'ampia disponibilità di memoria è molto utile in quanto permette di avere uno spazio di indirizzamento più ampio.

La possibilità di usare strutture dati più complesse, ma è utile anche quando il calcolatore è condiviso da più utenti. Di conseguenza si potrebbe pensare al solo utilizzo di memorie a supporto magnetico che però non è affatto consigliato perché sono molto lente rispetto ai tempi della CPU e quindi ne ritarderebbero i processi.

PRINCIPIO DI LOCALITÀ DEGLI ACCESSI:

Esiste un'elevata probabilità che a partire dalla generazione di un certo indirizzo di memoria, ne venga generato uno uguale o simile a distanza di pochi accessi.

1. LOCALITÀ TEMPORALE: ogni programma ha un elevata probabilità di riutilizzare a breve le informazioni appena acquisite.
2. LOCALITÀ SEQUENZIALE: l'esecuzione di un'istruzione ha un elevata probabilità di essere seguita dall'istruzione immediatamente successiva nel programma.

Questo comportamento porta alla GESTIONE VIRTUALE DELLA MEMORIA DI LAVORO.

nella quale lo spazio utilizzabile da un programma è largamente superiore alle dimensioni fisiche della memoria di lavoro effettivamente presente sul calcolatore (memoria centrale). Nella quale (memoria centrale) vengono temporaneamente ricopiate dalla memoria di massa le informazioni usate in quel momento dalla CPU. Il termine virtuale deriva dal fatto che in questo tipo di organizzazione lo spazio di indirizzamento della CPU non ha un riscontro fisico nella RAM (memoria centrale), che è solo una parte della memoria reale del sistema, ma fa riferimento a una memoria di lavoro virtuale (corrispondente in pratica alla memoria di massa). La CPU crede di comunicare con la memoria di massa, mentre invece questa è solo una memoria virtuale di lavoro, poiché in realtà la CPU si trova a comunicare con la RAM (memoria centrale), che ha tempi di risposta simili ai tempi ad essa. Questo però porta ad una gestione della memoria virtuale, che consiste in

Un metodo di conversione dell'indirizzo virtuale emesso dalla CPU, nell'indirizzo fisico della cella di memoria di lavoro nella quale è stato ricopiato il valore cercato (valore della locazione virtuale). Questo compito è demandato ad un'unità dedicata, l'unità di gestione della memoria (MMU).

ES: quando la CPU richiede l'accesso a una porzione di memoria virtuale non presente nella RAM (memoria centrale), viene effettuata una ricopiatura della porzione desiderata della memoria, memoria di massa RAM. A questo punto il MMU converte l'indirizzo virtuale emesso dalla CPU in indirizzo fisico permettendo l'accesso della CPU ai dati.

Vantaggi: si guadagna tempo perché la CPU non deve adattarsi ai tempi della memoria di massa.

Svantaggi: quando devo liberare la RAM devo tenere conto di cosa è stato modificato oppure no.

PAGINAZIONE: Metodo di gestione della memoria basato sul concetto di PAGINA, un

pagina è un blocco di parole consecutive di dimensione prefissata che costituisce l'unità minima di informazione trasferita dalla memoria di massa alla memoria centrale, viceversa, durante le operazioni di swapping richieste dalla gestione virtuale della memoria.

In questa modalità la memoria centrale e la memoria di massa vengono divise in pagine di uguale dimensione, ogni programma in genere occupa più pagine non necessariamente consecutive.

Il fatto della non consecutività è dovuto al fatto che solitamente un programma non richiede l'accesso a tutte le pagine ma soltanto ad alcune, e ciò permette di evitare di caricare in memoria tutto il codice occupando memoria inutilmente.

Per convertire l'indirizzo virtuale in indirizzo fisico, cioè andare a trovare la posizione occupata da una pagina nella memoria centrale dopo essere stata copiata dalla memoria di massa, si utilizza una TABELLA DI CORRISPONDENZA.