Appunti lezioni 1/10

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 e