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 cap