Fondamenti di informatica - Prima parte

MEMORIA CACHE

Memoria particolarmente veloce usata per memorizzare i dati usati più frequentemente. Memorizza il contenuto di celle della memoria centrale che potrebbero essere accedute nuovamente dalla CPU.

Strategia di utilizzo:

• La prima volta che la CPU carica dati dalla memoria centrale, questi sono caricati anche sulla cache
• Le volte successive, i dati possono essere letti dalla cache invece che dalla memoria centrale (più lenta)

Tipi di memoria cache:

• Cache di I° livello: contenuta nel microprocessore
• Cache di II° livello: aggiungibile successivamente

MEMORIA BUFFER

Alcune parti di memoria vengono usate come BUFFER durante l'esecuzione dei programmi. Le memorie BUFFER vengono usate per il passaggio delle informazioni da un programma o dispositivo ad un altro.

MEMORIA SECONDARIA O DI MASSA

La caratteristica principale delle memorie secondarie è la persistenza. Il dato rimane in memoria anche dopo lo spegnimento. Memorizza grandi masse di dati in modo

permanente - Non può essere acceduta direttamente dalla CPU

I dati di una memoria secondaria per essere elaborati dal processore devono prima passare nella memoria centrale

Principali tipi di dispositivi per le memorie secondarie:

• Dischi magnetici (hard disk, floppy disk)
• Dischi ottici (CD, DVD)
• Memorie elettroniche (pen-disk)
• Nastri magnetici

Quali sono le differenze tra memoria centrale e memoria secondaria?

Memoria secondaria:

• Memorizza le informazioni in modo permanente
• Acceduta direttamente dal processore
• Memorizza dati e programmi in esecuzione
• Tecnologia elettronica (semiconduttori)
• Tecnologie usate: magnetica, ottica, magneto-ottica, elettronica

Caratteristiche delle memorie secondarie:

• Non volatilità - I dati memorizzati permangono allo spegnimento del computer (perché memorizzati in forma magnetica o ottica anziché

• I dischi ruotano attorno ad un perno centrale
• Ogni superficie ha una propria testina di lettura/scrittura

PRESTAZIONI DEI DISCHI

• Tempo di accesso (ms o 10^-3 s)
• Seek time - La testina deve arrivare alla traccia giusta; - Dipende dalla meccanica
• Latency - Il disco deve ruotare fino a portare il dato nella posizione giusta; - Dipende dalla meccanica
• Transfer Rate (MBps)
• Velocità di trasferimento del disco - Dipende dalla densità di registrazione e dalla velocità di rotazione; - Un settore di 512 byte richiede tra 25 e 100 µsec

FLOPPY DISK

Sono dischi magnetici:

• Di piccola capacità
• Portatili
• Usati per trasferire informazioni (file) tra computer diversi

Sono costituiti da un unico disco con due superfici.

Storicamente ne sono stati creati vari tipi identificativi dal loro diametro, oggi

registrare i programmi televisivi, poi usati come dispositivi di massa

nei calcolatori

Diversi tipi/caratteristiche

• CD-ROM
• CD-R
• CD-RW
• DVD
• DVD-RAM

CD e DVD condividono le dimensioni fisiche del supporto, che per entrambi è costituito da un disco di 12 cm con uno spessore di 1.2 mm. I dati vengono memorizzati intervenendo su zone (pit land, microscopiche e ossia "fosse" e "rilievi") di materiale riflettente annegato in un supporto plastico trasparente circolare. La lettura avviene utilizzando un raggio laser che esplora la superficie e identifica il valore dei bit in base alla riflessione del fascio luminoso. I dati non sono organizzati in tracce e settori come per i dischi magnetici ma secondo un unico percorso a spirale che dal centro del disco arriva fino alla periferia.

Compact disk - CD

Proposto nel 1980 da Philips e Sony per sostituire i dischi in vinile per la musica. Standard internazionale IS-10149 (LIBRO ROSSO).

Produzione:

1. Laser

ad alta potenza che brucia fori di 0,8 µm in un disco master². Dal master si ricava uno stampo Solco a spirale³. Nello stampo viene iniettata una resina liquida di policarbonato che forma un CD con la stessa sequenza di fori del master⁴. Sul policarbonato viene depositato uno strato molto sottile di alluminio riflettente⁵. Copertura con uno strato protettivo e infine con un'etichetta

Lettura di un CD

Un laser a bassa potenza manda una luce infrarossa (lunghezza d'onda pari a 0,78 µm) sul disco. 2k blocchi di I pit appaiono come cunette su una superficie piatta: dati Un pit è circa un quarto della lunghezza d'onda del laser;
La luce riflessa da un pit è sfasata di mezza lunghezza d'onda rispetto alla luce riflessa dalla superficie circostante;
L'interferenza negativa riduce l'intensità della luce riflessa.
I passaggi pit/land o land/pit indicano un 1, la loro assenza indica uno 0. Pit e land sono scritti in una spirale

unica che compie 22.188 giri attorno al disco (circa 600 per ogni mm). Velocità lineare costante (120 cm/sec)

CD-ROM

Nel 1984 Philips e Sony pubblicano il libro giallo, in cui viene definito lo standard dei CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory). Viene definita la struttura e il formato da utilizzare per memorizzare dati digitali invece che "semplice" musica. Rispetto ai CD audio i CD-ROM hanno stesse dimensioni, compatibilità dell'ottica e della meccanica, stesso processo produttivo e miglior capacità di correggere errori.

Il libro verde nel 1986 aggiunge grafica e possibilità di mischiare audio, video e dati nello stesso settore.

Velocità/capacità dei CD-ROM

Velocità base (1x)

• 75 settori/sec;
• 153,6 Kbyte/sec (175.2 in modalità 2).
• Velocità superiori crescono in proporzione
• 32x corrisponde a 2400 settori/sec cioè quasi 5MB/sec

Capacità

• 74 minuti di musica = circa 650 MB
• 80

minuti di musica = circa 700 MB

Tempo di accesso

Alcune centinaia di millisecondi

scrivibili

Esistono anche dischi ottici (CD-R, DVD+R, DVD-R) che sono posti in commercio senza alcun contenuto e in cui pit e land possono essere ottenuti "bruciando" delle parti del supporto tramite un laser (quello del dispositivo masterizzatore) di potenza superiore a quella utilizzata solo per la lettura. Il grado di riflettività delle zone bruciate sarà diverso da quello delle zone che non sono state toccate; perciò, il laser sarà poi in grado di distinguere gli 0 dagli 1. Dischi ottici di questo tipo sono utilizzati per memorizzare dati importanti per lunghi periodi di tempo.

riscrivibili

Un'altra categoria di dischi è costituita dai dischi ottici (CD-RW, DVD-RW, DVD+RW, DVD-RAM) in cui le informazioni registrate sul supporto possono essere anche cancellate e riscritte, grazie al fatto che la "bruciatura" non è definitiva, ma

Altera semplicemente le caratteristiche di riflettività del materiale. Digital versatile Disk - DVD. L'evoluzione tecnologica dà la possibilità di avere maggior densità di dati; infatti, il DVD rispetto al CD ha pit più piccoli (0.4 vs 0.8 µm), una spirale più serrata (0.74 vs 1.6 µm) e un laser rosso (0.65 vs 0.78 µm).

Caratteristiche dei DVD:

• Capacità di 4.7 GB
• 133 minuti di video fullscreen MPEG-2 ad alta risoluzione
• 1x indica 1.4 MB/sec (vs 150 KB/sec)
• Diversi formati di DVD

Esistono situazioni in cui servono più di 4.7 GB. Pertanto sono stati definiti quattro formati:

1. Lato unico, strato unico (4,7 GB)
2. Lato unico, strato doppio (8,5 GB)
3. Due lati, strato unico (9,4 GB)
4. Due lati, strato doppio (17 GB)

Tecnologia dello strato doppio: uno strato riflettente sul fondo coperto da uno stato semiriflettente; a seconda di dove viene indirizzato il laser, il raggio viene riflesso da uno

strato o dall'altro;lo strato inferiore ha pit e land leggermente più grandi, per cui la sua capacità è leggermente inferiore. 'CODIFICA DELL INFORMAZIONEL'informazione gestita dai sistemi di elaborazione deve essere codificata in modo da potercodificaessere memorizzata, elaborata e scambiata. In termini generali, si può chiamaredecodifical'operazione con cui l'informazione viene scritta su un supporto fisico el'operazione con cui l'informazione viene letta. Tale informazione può essere