Hardware - Parte 2

Informatica Generale

Hardware 2 1

Memoria veloce- RAM

• Il microprocessore, per funzionare, ha bisogno di uno spazio

dove memorizzare le parti di programma che utilizza e i dati

che deve elaborare.

• Tale spazio è rappresentato dalla memoria centrale ad

accesso casuale, detta più comunemente RAM (Random

Access Memory, Memoria ad Accesso Casuale).

• perché random ? Dal momento che ogni cella di memoria è

identificata univocamente da uno specifico indirizzo di memoria, il

processore è in grado di ritrovare immediatamente un dato registrato

nella RAM, al contrario di quanto avviene su un nastro in cui i dati

possono essere scorsi solo sequenzialmente (stessa differenza tra cd e

audiocassetta)

• Come abbiamo visto, la RAM è costituita da chip che

vengono inseriti in appositi spazi presenti sulla motherboard.

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Unità di misura della memoria

• Convenzionalmente, 8 bit costituiscono 1 byte.

• Per dare un'idea di che cos'è un byte, si tenga presente che può

essere identificato come l'ingombro di memoria di un singolo

carattere digitato a tastiera.

• La quantità di memoria di un computer si misura mediante i

multipli del byte, ossia:

1 Kilobyte (1 KB) = 1024 byte

1 Megabyte (1 MB) = 1024 KB, ossia 1.048.576 byte

1 Gigabyte (1 GB) = 1024 MB, ossia circa 1,07 miliardi di byte

1 Terabyte (1 TB) = 1024 GB, ossia circa 1100 miliardi di byte

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Unità di misura della memoria

• Perché un kilobyte è composto da 1024 byte e non 1000?

• Ricordiamo che tutta la logica del calcolatore si basa

10 ), mentre

sull’aritmetica binaria: 1024 è una potenza di 2 (2

1000 no (è infatti una potenza di 10, base della notazione

decimale che siamo abituati ad usare …).

• Gli attuali computer sono dotati di quantità di memoria RAM

nell'ordine delle centinaia di megabyte (256-512) o dei

gigabyte (1 o 2), mentre i dischi fissi hanno capacità nell'ordine

delle decine di gigabyte (40-80). 4

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Memoria veloce - RAM

• La RAM è un importante indicatore della capacità del

computer, perché immagazzina i dati sui quali il computer sta

eseguendo le proprie elaborazioni.

• Maggiore è la dimensione della RAM, più grande è il numero

di dati sui quali può operare la CPU per l'elaborazione.

• Una configurazione minima richiedeva fino a poco tempo fa

una RAM di almeno 512 megabyte, indispensabili a sistemi

operativi come Windows, caratterizzati da interfacce grafiche;

con VISTA siamo però giunti all’ordine dei Gigabyte (almeno

1…ma meglio 2 …)!

• La memoria RAM è detta "volatile" perché conserva i dati solo

fino allo spegnimento dei computer. 5

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Memoria veloce - Cache

• La memoria Cache è una memoria di tipo RAM molto veloce,

in piccola quantità (128-256 KB), strettamente connessa alla

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 6

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Cache di memoria a 2 livelli 7

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Cache di disco 8

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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 9

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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 10

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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" perchè 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. 11

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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 12

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Memoria di massa – hard disk

Testine (una per superfice)

Struttura di un disco rigido

Pila di dischi rotanti Braccio

1 (direzioni di

movimento )

Superfici 0

(una superficie

è anche detta

piatto) 13

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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. 14

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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 che

significa “doppia faccia, doppia densità”. Memorizzano sino 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 sino a 1,44 MB (circa 1 milione e mezzo di

caratteri ) Floppy da

Floppy da 3,50

5,25 16

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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) 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 perchè 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. 17

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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 appositi

dispositivi chiamati masterizzatori 18

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