Hardware - Parte 2

CPU che migliora la performance del sistema mantenendo una copia dei dati usati più di recente

Esiste una cache della memoria ma anche una cache del disco.

La cache della memoria può essere a due livelli.

Sullo stesso principio funziona la cache dei browser web, che mantiene sul client i dati acceduti più di recente.

Cache di memoria a 2 livelli

Cache di disco

Principi di base della Cache:

• Algoritmo seguito:
• Il dato viene cercato prima nella cache
• Se è presente abbiamo finito (cache hit)
• Se non è presente si legge in RAM e si mette una copia nella cache (cache miss); se non c'è spazio di solito si sovrascrive la posizione con dati utilizzati meno di recente (strategia LRU - Least Recently Used)
• Per le scritture generalmente si scrive la RAM e si aggiorna la copia se c'è

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Principi di base della Cache

• Principio di località temporale: se un programma accede una parola al tempo t è molto probabile che la stessa parola sia acceduta di nuovo a breve
• Principio di località spaziale: se il programma accede all'indirizzo K è molto probabile che anche gli indirizzi vicini siano acceduti a breve

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Memoria veloce - ROM

• La ROM (Read Only Memory) è un tipo di memoria a sola lettura non volatile contenente dati e istruzioni che non possono essere modificati (ad esempio firmware legato ad un particolare dispositivo)
• I tipi più moderni come l'EPROM (erasable programmable read-only memory) sono riprogrammabili ma sono ancora descritti come "read-only memory" perché la riprogrammazione è infrequente, molto lenta e spesso non permette l'accesso casuale a celle individuali di memoria come avviene per

la lettura.

• La memoria ROM-BIOS (Basic Input Output System) è un insieme di procedure registrate in un chip di ROM all'interno dei PC IBM-compatibili, per riconoscere e inizializzare le componenti hardware alla partenza del computer.
• Si tratta di routine che gestiscono tutte le funzioni di input/output, comprese quelle grafiche. Quando l'hardware subisce modifiche è sufficiente aggiornare il BIOS senza bisogno di riscrivere tutti i programmi.

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Memoria di massa - hard disk

• La memoria centrale dell'elaboratore, per quanto grande sia diventata, non può contenere tutti i programmi che servono all'utente per essere produttivo. Inoltre è volatile!
• L'hard disk (disco fisso o rigido) è la principale unità di archiviazione dei dati, memorizzati magneticamente. La sua capacità è ormai dell'ordine dei GB.
• In esso sono installati e memorizzati il

sistema operativo ed i programmi applicativi e sono archiviati i documenti (dati) dell'utente ed i dati di configurazione

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Memoria di massa - hard disk

Testine (una per superfice)

Struttura di un disco rigido

Pila di dischi rotanti

Braccio1 (direzioni di movimento)

Superfici 0 (una superficie è anche detta piatto)

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Memoria di massa - hard disk

A) Traccia (sono concentriche, numerate e corrispondono alle possibili posizioni della testina)

B) Settore (spicchi uguali)

C) Blocco (unità minima di trasferimento dei dati)

D) Cluster, insieme di settori contigui

Cilindro

L'insieme di tracce alla stessa distanza dal centro presenti su tutti i dischi è detto cilindro. Corrisponde a tutte le tracce aventi il medesimo numero, ma diverso piatto.

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Memoria di massa - hard disk

Il tempo di accesso a disco è influenzato da tre fattori:

- Seek time:

è il tempo necessario a spostare la testina sulla traccia; è il fattore più critico poiché si tratta di un movimento meccanico e non di un impulso elettrico;

• Latency time: (anche rotational latency, latenza rotazionale) è il tempo necessario a posizionare il settore desiderato sotto la testina, e dipende dalla velocità di rotazione;
• Transfer time: è il tempo necessario al settore per passare sotto la testina, riguarda la lettura vera e propria.

Tempo di accesso: SeekTime + Latency + TransferTime

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Memoria di massa – floppy disk

• floppy disk o dischetto: il supporto che fino a poco tempo fa racchiudeva in se le caratteristiche di mobilità e di economicità.
• La loro capacità però è alquanto limitata: solo 1,44 Mbyte
• Si guastano facilmente, non sono molto affidabili
• I dischi a bassa densità sono identificati dalla sigla

DS/DD significa "doppia faccia, doppia densità". Memorizzano fino a 720 KB di dati. Non sono più in commercio!

I dischi ad alta densità sono identificati dalla sigla DS/HD che significa "doppia faccia, alta densità". Questi floppy disk memorizzano fino a 1,44 MB (circa 1 milione e mezzo di caratteri).

Floppy da 3,5" e 5,25"

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Memoria di massa - chiave USB

Una chiave USB, o penna USB, o pendrive, è una memoria di massa portatile di dimensioni molto contenute che si collega al computer mediante la comune porta USB (vedremo ..).

Nella chiave USB i dati sono memorizzati in una memoria flash in grado oggi di contenere da 512 MB fino a 8 GB di dati/(!!!) ma i prezzi salgono notevolmente con la capacità.

Una memoria flash, o flash memory, è un circuito semiconduttore sul quale è possibile immagazzinare dati in maniera permanente (anche senza alimentazione).

alimentazione) e riscrivibile.

• Come circuito elettronico, non presenta parti mobili, ed è per questo motivo piuttosto resistente alle sollecitazioni e agli urti
• Questo tipo di memoria portatile è particolarmente indicato per la trasportabilità, proprio perché non richiede alimentazione elettrica per mantenere i dati e occupa poco spazio; è infatti molto usato nelle fotocamere digitali, nei lettori di musica portatili, nei cellulari, nei pendrive, nei palmari, ecc.

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Memoria di massa – cd

• Il CD (Compact Disk) è un supporto di memorizzazione di tipo ottico (i dati sono acceduti tramite un raggio laser)
• CD-ROM e CD riscrivibili: uniscono gli aspetti positivi di floppy disk e dischi fissi.
• Sono trasportabili, economici e possono contenere oltre 650 MB di dati e programmi.
• I CD-ROM sono di sola lettura mentre i CD riscrivibili possono essere anche riscritti utilizzando

1. Appositi dispositivi chiamati masterizzatori
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3. Memoria di massa – dvd
• Da qualche tempo i CD sono stati affiancati da nuovi supporti, i DVD (Digital Versatile Disk), all'apparenza identici ai CD, ma dalla capacità fino a 26 volte superiore.
• I DVD sono fondamentalmente nati come supporto per filmati in alta risoluzione, anche se iniziano a comparire le prime applicazioni distribuite in questo formato.
• I DVD non possono essere letti dai lettori CD, ma richiedono unità apposite, mentre è possibile il contrario.
• I masterizzatori DVD hanno ormai costi accessibilissimi
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5. CD e DVD
• Masterizzazione
• Il Laser bucherella la superficie del dispositivo ottico
• Buco = 1
• Assenza del buco = 0
• Lettura
• In base alla rifrazione del raggio laser (variabile in presenza del buco o meno)
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7. Altre memorie di

massa• Cassette a nastro: servono principalmente per fare il back-up dei dati e sono ad accesso sequenziale.• La loro capacità varia da 120 MB a 35 GB• Cartucce Iomega e Jaz: servono principalmente per fare il back-up dei dati e per memorizzare programmi molto grandi .• Le prime possono contenere 100 o 250 MB di dati e programmi, le seconde 1 o 2 GB. 21Informatica Generale Maria De Marsico 7Confronto tra memorie veloci e memorie di massaMemoria Memoria di centrale massa (HD, FD, CD, DVD…)Funzione Elaborazione MemorizzazioneVelocità Alta BassaCapacità Bassa AltaVolatilità Si No 22Informatica Generale Maria De MarsicoConfronto tra memorie di massa• La velocità di accesso alle memorie di massa è così ordinata:• HD• Dispositivi USB• DVD• CD• FD 23Informatica Generale Maria De MarsicoPrestazioni del computer I• Il microprocessore è una delle componenti fondamentali per

Il funzionamento di un PC, in quanto rappresenta, come è stato visto, il cervello del sistema informatico stesso.

• I modelli più usati oggi sono quelli prodotti dalla Intel (Pentium IV e Centrino).
• I processori della AMD sono detti "Compatibili", poiché svolgono le medesime funzioni degli Intel, anche se il loro funzionamento interno può essere molto diverso.
• Un parametro che misura la rapidità di eseguire calcoli da parte di un processore è la sua velocità, misurata in MIPS o MFLOPS, o meglio la frequenza del suo clock, ormai misurata in GHz (Gigahertz).

Prestazioni del computer I

• Le prestazioni di un computer, però, non dipendono solo dalla velocità della CPU.
• I sistemi operativi moderni richiedono molta memoria centrale o RAM, perché elaborano contemporaneamente più processi e sono di tipo grafico.
• Quando la RAM è insufficiente a