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Appunti di tecnologie informatiche per la comunicazione basati su appunti personali del publisher presi alle lezioni del prof. Zeni dell’università degli Studi Trento - Unitn, facoltà di Lettere e filosofia, Corso di laurea in lingue moderne. Scarica il file in formato PDF!

Esame di Tecnologie informatiche per la comunicazione docente Prof. N. Zeni

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Evoluzione delle architetture (come sono distrubuiti)

computer mainframe = tutta la potenza di calcolo in un unico dispositivo enorme

potenza distribuita= personal computer collegati al mainframe

computer file server

computer client/server

computer sempre più complessi

Web 1.0 informazioni pubblicate solo da chi vuole condividerle, l'utente finale può solo leggere

Web 2.0 l'utente può scrivere informazioni e pubblicare contenuti testuali/immagini

Web 3.0 nasce il web semantico, anche le macchine possono scrivere e le informazioni diventano processabili

anche dalla macchina.

Web 4.0 le macchine genereranno informazioni. Si parla di tecnologie domotiche (tutti i dispositivi sono

collegati ad internet - es la lavatrice - e richiedere servizi)

Impatti:

-politico (sicurezza, normativo,...)

-economico (produzione, logistica, finanza,...)

-scientifico( ricerca,... matematica..., fisica...,)

-sociale (interazione, comunicazione,...)

-...

Sorgono delle domande: meglio con o senza computer?

La società moderna non potrebbe esistere senza computer perché tutto è gestito da questi, quindi non possiamo

rimanere agnostici nei confronti della tecnologia. Se internet si bloccasse, si bloccherebbe tutto.

Problema dell'invasività della tecnologia: attraverso il GPS si può sempre sapere dov'è una persona. 07.03.17

Come funzionano all'interno i dispositivi elettronici?

Memorie di massa: componente fondamentale in ogni dispositivo, nel computer troviamo diverse memorie che

servono a immagazzinare dati.

Come funziona un dispositivo elettronico? A partire dall'energia elettrica, questa trasmette un segnale elettrico

al dispositivo veicolando dei dati (non ancora informazioni), se prendiamo il cavo elettrico e misuriamo ad

intervalli regolari l'energia che passa, ci accorgiamo che non passa sempre la stessa quantità di dati e da questi

dati si riuscirebbe a tracciare un grafico con una linea continua (SEGNALE ANALOGICO).

I dispositivi elettronici non riescono a codificare un segnale elettrico, quindi trasformano il valore massimo in 1

e il valore minimo in 0 (da segnale analogico a segnale digitale).

1= presenza di energia Gestibili con un interruttore

0= assenza di energia

Il segnale elettrico viene trasformato in cifre (codice binario)

 Non sono numeri

 Un bit è la parte più piccola dell'informazione

 Numeri

Possono essere considerati anche come vero(1) o falso(0) Caratteri dell'alfabeto e simboli

 Mettendoli insieme in maniera opportuna, si riescono a rappresentare Immagini

Suoni

Con questi bit, si possono fare le operazioni Booleane

- AND

- OR 2 input, 1 output

- XOR

- NOT 1 input, 1 output

Queste operazioni sono definite anche porte logiche.

Queste operazioni sono iscritte nel circuito integrato, dentro al quale ne vengono stipate a migliaia.

AND

Input B Output

Input A

0 0 1

0 1 0

1 0 0

1 1 1

OR

Input A Input B Output

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

XOR Non è possibile v isualizzare l'immagine.

Input A Input B Output

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

NOT

Input A Output

0 1

1 0 NAND= AND negato

Input A Input B AND NAND

0 0 0 1

0 1 0 1

1 0 0 1

1 1 1 0

NOR= NOT negato

Input A Input B Output NOR

0 0 0 1

0 1 1 0

1 0 1 0

1 1 1 0

XNOR=XOR negato

Input A Input B XOR XNOR

0 0 0 1

0 1 1 0

1 0 1 0

1 1 0 1

All'interno di una memoria, si trova la porta logica Flip-flop, che può essere costituito concatenando diverse

porte logiche. La caratteristica fondamentale del Flip-flop è che, alimentato con un certo input, tiene memoria

di quell'input anche se cambiamo input di partenza.

PROCESSORI- MEMORIE Circuiti integrati

VLSI (Very Large Scale Integration)

Nome tecnico= Wafer (strati), Chip

vantaggi: - velocità (più il circuito è piccolo, più veloce sarà il passaggio d'informazione)

- consumo (serve meno energia per attraversare quel circuito)

- costi di produzione (si riescono a ridurre i costi di produzione)

Svantaggi: altissimi costi di ricerca (ci sono solo 3 industrie che producono chip)

limiti tecnologici (ora sono arrivati a 5 nanometri e dovranno inventare altro

Notazione esadecimale

Stream → 0100011110010110101010101010101001...

Siccome era molto facile sbagliarsi, è stato introdotto il SISTEMA

ESADECIMALE, cioè una numerazione esadecimale che raggruppa i bit in

combinazioni di 4 (bit) assegnando ad ogni combinazione un valore esadecimale

(base 16)

Il sistema esadecimale utilizza il sistema decimale aggiungendo A, B, C, D, E, F.

Utilizzando Windows PowerShall, diamo in pasto al programma il codice

gc -encoding byte "fileName" |% {write-host ("{0:x}" -f $_) -noNewline " "};

write-host

e specificando dove si trova il file che vogliamo tradurre in sistema esadecimale,

PowerShall tradurrà il testo mostrando il corrispondente codice esadecimale.

Hex

8 bit= 1 byte

4 bit= 1 nibble

Hex= 1 nibble Le memorie

Scala dei bit

1 bit= 0 o 1 1 Kb  1 KB

1 nibble= 4 bit 1 Mb  1 MB

1 byte= 8 bit 3

1 Kbyte= 1024 byte =10

1 MB= 1000 Kbyte

1 GB= 1 miliardo di byte

1 TB=1000 gigabyte

1 EB= 1000 terabyte

1 ZB= 1000 exabyte

1 YB= 1000 zettabyte 08.03.17

ISO (scala non presa in considerazione perché sfavorita rispetto alla più conosciuta

10

Kibi 1 Kibi=1024 byte (2 )

20

Mebi 1048576 byte (2 )

Gibi

Ttebi

Per la classificazione delle memorie si usano diversi parametri

PARAMETRI

Gerarchica Primaria: all'interno del dispositivo

- Registri:più veloci in assoluto e formati da componenti

molto efficienti,si trova dentro al processore Registri

- Cache: leggermente più lenta, si trova nel processore o al Cache

suo fianco

- Memoria centrale: veloce, ma mai quanto le precedenti.

Memoria centrale

Tecnicamente si chiama RAM Memoria di massa

Memoria periferica

Secondaria: può trovarsi sia all'interno che all'esterno Memoria secondaria

- Memoria periferica: pressoché illimitata, lenta. Costa

parecchio e questa cosa dipende da diversi fattori

Volatilità Quanto i dati memorizzati sono permanenti oppure no

-Registri: i dati vengono cancellati continuamente I dati permangono fino a quando c'

-Cache: rimangono il tempo necessario

-Memoria centrale

-Memoria periferica: dati memorizzati in modo permanente o almeno fino a che

io non li cancello

Capacità Quanti dati riesco a inserire in quella memoria

Tecnologia utilizzata Memorie magnetiche, memorie elettroniche, memorie ottiche,...

Tipo di accesso Come riesco ad accedere a quella memoria per fare delle operazioni di base

(Sequenziale, diretto, casuale)

Tipo di operazioni Lettura, lettura e scrittura, numero di accessi

Velocità di accesso Velocità di lettura, scrittura, lettura e scrittura

Costi Dipendono da vari fattori

Operazioni che si possono fare sulle memorie:

Inizializzazione della memoria=FORMATTAZIONE= viene preparata quella memoria affinché quel

dispositivo riesca a memorizzare informazioni (qualsiasi tipo di memoria)

Accesso in scrittura= memorizzazione dei bit nell'area preposta Dati fondamentali per capire come funziona una m

Accesso in lettura= recupero dei bit memorizzati

Memoria centrale

RAM: organizzata in celle (chip disposti in modo ordinati), in ogni cella possiamo mettere fino a 8 bit (1 byte).

Ogni cella è contraddistinta da un indirizzo che sta fuori dalla cella.

Bit più significativa Bit meno significativa

0140h

0000 0001

-posizione 0 0000 0001 041h

-posizione 1 0000 0001 042h

-posizione 2 0000 0001 043h

-posizione 3 0000 0001 044h

-posizione 4 0000 0001 ...

-... RAM

Random access memory (memoria ad accesso casuale)

Quando carico un file/programma, il computer lo carica nella memoria centrale nel primo posto disponibile, se

è molto grande, lo frammenta e lo posiziona nelle celle libere.

La memoria è installata sulla scheda madre, p disposta in banchi uno accanto all'altro. La capacità di ogni

modulo varia da modello a modello. Questi modili vengono chiamati DUAL (Dual Inline Memory Module= su

ogni chip, ci sono moduli sia su una parte che dall'altra del modulo)

La ram è connessa tramite pin (fili d'oro che permettono il passaggio delle informazioni)

Funzionamento: quando accendo il computer, il sistema operativo si incarica di caricare tutti i programmi

memorizzati nelle memorie periferiche (memorizzano i dati anche in assenza di energia elettrica) e vengono

portati e scritti nella RAM. Chi da l'ordine di fare questa cosa è il processore che, dopo aver caricato i

programmi, scrive nei registri e nella cache tutti gli indirizzi in cui sono stati caricati i programmi.

Il computer, esaurito lo spazio di memoria, continua a leggere e scrivere le operazioni dalla memoria periferica.

Se il computer va lento, c'è bisogno di più RAM.

Come funziona la RAM al suo interno?

In ogni singola cella dovrebbero esserci dei flip-flop che permettono di organizzare dati, invece ci sono dei

condensatori (inizialmente erano dei cilindri, ora sono diversi).Per tenere vivi i dati all'interno dei condensatori

dobbiamo continuare a trasmettere energia, questo processo costa tantissimo a livello di energia e di tempo.

Un tempo la frequenza di aggiornamento era fuoritempo rispetto alla frequenza degli altri componenti:

venivano chiamate DRAM (Dynamic RAM)

Ciclo di clock

Clock= unità utilizzata per esprimere la frequenza di funzionamento di un chip/ microprocessore, sistema che

esegue una o più operazioni in un'unità di tempo.

Misurato in Hertz (Hz) che è un'unità di misura per esprimere la frequenza di accadimento di un evento.

1Hz → 1 ciclo al secondo

1 Khz → 1000 Hz

1 Mhz → 1.000.000 Hz

Le operazioni eseguite all'interno della memoria sono :

-refresh: nell'ordine dei Mhz, cioè ogni secondo bisogna rinfrescare la memoria miliardi di volte.

Per evitare il rinfresco continuo dei dati, è stato inventato il SDRAM (Sycronous DRAM) in cui il clock è

organizzato negli stessi tempi degli altri elementi.

Creata la memoria sincronizzata, ha permesso di cambiare anche il Data Path (cioè passare da un trasferimento

da e verso la memoria di 32 bit (vecchie memorie SSIM) a 64 bit al secondo (memorie attuali DDIM)

Questi dati ci servono per calcolare le prestazioni di una memoria. Nuove memorie

Vecchie memorie DIMM - DDR – Double Data Rate

- “ PC – 100” =100 Mhz Per ogni clock raddoppia la quantità di

100(Mega)*8=800 Mbyte al secondo dati trasferiti

“PC – 133”=1066 MB/sec -DDR – 333

333*8=2700 MB/sec

Evoluzione delle memorie

DDR

• RAM

* DDR2 – 800 (hanno moltiplicato per 2 la potenza di quelle precedenti)

• Dentro ad un computer programma

dello stesso tipo

800*8=6.400 MB/ secondaria

Questo miglioramento nella memoria, diminuisce i consumi energetici

DDR3 – 1600 (raddoppiato ulteriormente la frequenza)

• DDR4 – 4266

34100 MB/sec.... 34GB/sec I/O

Altri tipi di RAM che possiamo trovare in commercio

- RAM ECC (RAM Error- Correcting Code)

RAM dei server che svolgono missioni critiche che richiedono un'alta disponibilità di quella risorsa. Hanno un

chip in più che garantisca l'assenza di errori.

Capacità (KB, MB, GB)

32, 64, 256 KB.... 512 KB [registro]

• 2...20...32 MB [cache]

• 4...8...16...32 GB[RAM]

Costi di queste memorie: dipendono dal tipo, dalla dimensione, da fattori politici ed economici...)

Il silicio si ricava dalla sabbia, singoli e società rubano sabbia dalle spiagge per poi rivenderla o utilizz

Quando si incorre in distruzioni ac

metalli preziosi che servono si trovano in Africa e questo provoca molte guerre per accaparrarsi di ques

provocherà un aumento dei prezzi

prodotti, ma anche per lo smaltimento

Durabilità: dipende dall'utilizzo, sono componenti elettroniche sottoposte a grandi stress elettronici.

Per quanto riguarda la permanenza dei dati, non è permanente.

Affidabilità: i componenti elettronici possono avere errori di scrittura e di lettura.

- ROM (read only), per esempio si memorizzano le caratteristiche fondamentali delle periferiche.

- EPROM (erasable programmable) memorie come le ROM, solo che posso anche riprogrammarle e

riscriverle. Per riscriverle si possono utilizzare dei raggi ultravioletti, servono a custodire microprogrammi

come il BIOS (programma scritto dentro queste memorie che contiene i dati fondamentali dei dispositivi

elettronici attaccati al computer). Si trovano dentro il lettore DVD, dentro il frigorifero, dentro il microonde...

- DRAM (dynamic RAM)

- SRAM (sincronizza i dati contemporaneamente)

- MRAM (c'è una parte magnetica a cui è stata attaccata una memoria RAM per velocizzare le operazioni di

scrittura e di lettura)

- DIMM, DDR, DDR2, DDR3, DDR4

- [DDR5 utilizzate nelle GDDR (memorie installate nelle schede di memoria grafiche che non scomodano altre

componenti del computer] 09.03.17

Memorie periferiche

Caratteristiche

mantiene i dati sia da online che da offline /memoria semipermanente (i dati hanno durata di x anni)

• memorizzano grandi quantità di dati

• hanno velocità ridotta rispetto alle memorie centrali del computer anche per il fatto che sono collegate

esternamente o internamente al computer (serve un'interfaccia)

possono essere sia interne che esterne al dispositivo

• possono essere utilizzate tecnologie magnetiche, elettroniche, ottiche o combinazioni delle precedenti.

Tipologie di memorie di massa

-memorie di tipo nastro magnetico

-memorie di tipo dischi magnetici → HDD o HD (hard disk drive o hard disk)

-memorie che utilizzano la tecnologia ottica

-supporti flash (elettronici)

-pennette USB

-schede di memoria (CompactFlash)

-dischi di memoria

NASTRI MAGNETICI

Memorie magnetiche che utilizzano i principi del magnetismo per memorizzare dati.

• Vengono emulate le bobine dei vecchi film, ora diventate cassette (es. musicassette).

• Hanno bisogno di un registratore per essere scritte e lette.

• Accesso ai dati sequenziale (dati scritti uno dopo l'altro sul disco) → molto lento

• I nastri contengono molti dati (più piccoli: 200 GB, i più performanti arrivano a 180 TB, se compressi 360

TB)

• Costi contenuti

• Durabilità (30 anni)

• Backup (affidabili per memorizzare dati importanti)

1951 → prodotti i nastri magnetici, si arrivava al massimo a 224 KB

1975 nastro magnetico da 40 MB/140 MB

2015 → 6 TB – 10 TB

2017 →180 TB

DISCHI MAGNETICI

Sfruttano i principi del magnetismo per memorizzare i dati (il magnete rileva una sorta di attrazione quando c'è

un dato, se non c'è il dato non è attratto da nulla)

1971 → Floppy Disk= materiale plastico che necessitavano di un supporto per essere scritti e letti

- capacità 128 KB, 250 KB, … 2.8 MB

- poco affidabili, spesso si rompevano ed erano molto lenti

1979 → Hard Disk: disco in materiale ferroso inserito in un contenitore di ferro

- capacità 5 MB,.... oggi 12 TB

- forma espressa in pollici (8, 5.25, 3.5, 2.5, 1.8)

- molto veloci

Al suo interno ha una schedina chiamata 'controller' che è molto importante, controlla le operazioni che

avvengono e il trasferimento dei dati, si può guastare per sbalzi di energia.

Il disco è conservato sottovuoto per evitare che si guasti.

Possono esserci più dischi.

Tutte le tracce che si trovano sul gruppo di dischi: cilindro

Le testine, quando leggono e scrivono i dati, lo fanno in contemporanea su tutti i dischi presenti

A)traccia → anello circolare sul quale sono memorizzati i dati sul disco

B,C) settore del disco (sotto-parte della traccia)

D) insieme di settori

Motore 4200 giri/minuti

5400 giri/minuti

7200 giri/minuti

10000 giri/minuti

15000 giri/minuti

I dischi ruotano in ambiente sotto vuoto o con gas elio che evita l'usura dei componenti

Inizialmente ogni traccia era divisa in un certo numero di settori, con il passare del tempo si sono resi conto che

assegnando ad ogni traccia un numero di settori diverso dal precedente.

Windows: spezzetta i file in frammenti. Per ridurre i tempi impiegati nella

lettura del file frammentato, è stata introdotta la deframmentazione.

Mac e Linux non memorizza i dati immediatamente, aspetta qualche minuto

per adottare la soluzione ottimale di memorizzazione.

1 settore = 512 byte (unità minima di allocazione di spazio. Quando il disco viene preparato dalla casa madre,

attraverso l'operazione di inizializzazione viene decisa la capienza. Nei dischi moderni 4096 byte)

512 byte di cui 40 usati per la correzione degli errori (100 se 4096 byte)

Il sistema operativo usa 1 cluster (unità minima di allocazione spazio) per memorizzare

1 cluster= 512 byte....4096 byte

L'INTERFACCIA (o bus di collegamento),rallenta molto la lettura e la scrittura nel disco, negli ultimi 10 anni

ne sono state progettati 18 tipi. La più comune è l'ATA (atachment) – PATA(Parallel ATA) e SATA (Serial ATA).

Gli ultimi tipi di memorie non utilizzano cavi, ma vengono inserite nella scheda madre.

Accesso ai dati su un disco: diretto (diverso dall'accesso sequenziale dei nastri e quello casuale della RAM),

quando i dati vengono scritti sul disco, vengono scritti in maniera sequenziale dalla testina e quando c'è bisogno

di leggerli, vengono letti in maniera diretta.

Tempo di accesso: dato da 2 tipi di tempo seek time (tempo per spostare la testina sulla traccia desiderata)

ritardo di rotazione (tempo impiegato per arrivare sotto la testina)

Per i dischi moderni, si parla di ritardi di millisecondi.

Se devo cercare un file nel disco, devo leggere tutto il disco nel peggiore dei casi

Tempo di trasferimento= dipende dall'ampiezza di banda dell'interfaccia

Velocità: 50 MB/sec..... 200 MB/sec . La velocità è moltiplicata di molto se il disco è inserito in un array

(utilizzati nei server)

IOPS (Input Output Per Second) quante operazioni di lettura/scrittura vengono fatte in un secondo

contemporaneamente – 70...210

Capacità: espresse in MB, GB, TB

Costi: dipendono da 3 fattori forma: un disco grande costa meno di un disco piccolo

velocità del motore: più è veloce, più costa

capacità del disco

Durabilità/affidabilità dei supporti: viene espressa utilizzando il tempo che intercorre tra il primo utilizzo del

dispositivo e la prima rottura del dispositivo (solitamente 2M/h 2 milioni di ore, 5 anni di utilizzo continuo

oppure numero di accensioni e spegnimento del dispositivo) I dati memorizzati nel disco vengono memorizzati

anche per decine d'anni se viene conservato bene e le interfacce restano le stesse.

Memorizzazione dei dati in questi dispositivi

I dati vengono memorizzati in file (contenitore di dati, informazioni) dal sistema operativo.

Il file è memorizzato da un supporto digitale (memoria periferica)

generato e/o gestito da un programma specifico

operazioni: scrittura, lettura, apertura/chiusura

identificato da un nome e da un percorso gerarchico di memorizzazione (+ eventuali attributi)

Struttura gerarchica organizzata dal sistema operativo che si occupa di riallocazione

gestione dei nomi

eliminazione

Tipi di file eseguibili, di sistema, di configurazione, log, temporaneo

testo, audio, video, multimediale

record (struttura ben definita)

I file hanno una certa struttura, vengono memorizzati su una certa parte del disco e a noi non interessa dov'è

fisicamente allocato il file (file diverso da settore)

DISCHI OTTICI

La tecnologia utilizzata per memorizzare i dati è ottica

Tipi:

• - I dischi sono sempre di plastica, le informazioni vengono

memorizzate tramite il laser che bucherella fisicamente lo specchio del

disco, la grandezza di questi buchetti dipende dal tipo di laser (i laser

più grezzi erano quelli utilizzati per scrivere i CD, CD-DA, CDA-R,

CD-RW) Su questi dispositivi c'è un materiale riflettente che si può

riscrivere.

- Diminuendo la grandezza dei buchi, si possono memorizzare più dati: DVD-R-RW (DVD+R, DVD-R)


PAGINE

22

PESO

1.53 MB

PUBBLICATO

6 mesi fa


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in lingue moderne
SSD:
Docente: Zeni Nicola
Università: Trento - Unitn
A.A.: 2018-2019

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher carlottabellin1995 di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Tecnologie informatiche per la comunicazione e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Trento - Unitn o del prof Zeni Nicola.

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