Hardware - Parte 2
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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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