Informatica: Codifica informazione; Processore; Memorie; Dispositivi IO; Sistema Operativo

LE MEMORIE

Scopo:

• ausilio al processore: mandano alla CPU dati e istruzioni

• utile per l'utente: archivia dati e programmi, che rimangono reperibili anche a distanza di tempo

Principi fisici in base ai quali sono realizzate:

• principio del magnetismo

• principio dell'elettronica [volt]

• principi ottici [raggio laser]

Volatilità:

MEMORIA VOLATILE= memoria che non è in grado di mantenere l'informazione in assenza di

alimentazione elettrica. (di supporto al processore)

MEMORIA NON VOLATILE= memoria che mantiene l'informazione indipendentemente

dall'alimentazione elettrica. (usate dall'utente per memorizzare informazioni)

Velocità di lavoro delle memorie: 3 parametri ->

• ACCESS TIME o TEMPO DI ACCESSO= intervallo di tempo fra il momento in cui una richiesta

di accesso arriva alla CPU arriva alla memoria e l'istante in cui la memoria termina il proprio

compito.

• TEMPO DI CICLO= tempo di accesso + tempo che deve trascorrere prima che possa iniziare un

successivo accesso alla memoria.

• TRANSFER RATE= quantità di dati trasferiti nell'unità di tempo.

[quelle più veloci sono quelle di ausilio al processore]

COSTO PER BIT: costo "relativizzato" rispetto ai bit; quanto costa, dal punto di vista economico, 1

bit.

MODALITA' DI ACCESSO= come si accede a un dato presente in memoria.

• SEQUENZIALE= per accedere a un'informazione devo prima accedere a tutta l'informazione

che la precede fisicamente sul dispositivo. Quindi l'accesso al dato dipende dalla sua posizione

all'interno del dispositivo di memoria.

Esempio: i nastri magnetici.

• DIRETTO= consentono di reperire immediatamente il dato, indipendentemente dalla sua

posizione fisica sulla memoria. (consente di avere memorie più veloci)

Esempio: tutte le memorie elettroniche (RAM, chiavette, SD, SSD, ..) tranne una: la memoria

cash.

• MISTO= accesso diretto + accesso sequenziale.

Esempio: i dischi magnetici.

CAPACITA' : numero di bit che la memoria è in grado di memorizzare.

Multipli del bit ->

Byte = 8 bit

KiloByte = 2^10 byte 10^3 byte

MegaByte = 2^20 byte 10^6 byte

GigaByte = 2^30 byte 10^9 byte

TeraByte = 2^40 byte 10^12 byte

PetaByte = 2^50 byte 10^15 byte

ExaByte = 2^60 byte 10^18 byte

• SI: potenze di 10 (KB)

• IEC: potenze di 2 (KiB)

DENSITA' di una memoria= numero di bit per unità di superficie.

1. MEMORIA CENTRALE o RAM

• scopo: di ausilio al processore (mantiene dati e programmi oggetto di esecuzione)

• memoria elettronica; memoria volatile (= quando la macchina è spenta, la RAM è vuota);

memoria riscrivibile

• memorie piuttosto veloci (più delle memorie di massa, ma meno del processore)

• minore capacità rispetto alle memorie di massa

• più costose rispetto alle memorie di massa

• memoria ad accesso diretto (o casuale)

2 categorie:

• DRAM (dinamica) : anche quando la macchina è alimentata, non riescono a mantenere in modo

permanente l'informazione. I bit [voltaggi] perdono potenza e devono essere

"rinfrescati".

Operazioni di lettura: distruttive!

• SPAM (statica) : più veloci; non neseccitano del "refresh"; la lettura non è un'operazione

distruttiva.

"Eccezioni" : memorie elettroniche ma non volatili

• ROM : Read Only Memory. Memoria elettronica, permanente, non volatile.

• PROM : Programmable ROM. Riscrivibile una volta, tramite impulsi elettrici.

• EPROM : Erasable (cancellabile) PROM. Riscrivibile più volte; ma cancellabile solo con raggi

ultravioletti e specifica attrezzatura.

• EEPROM : Elettronicamente EPROM. Riscritte tramite impulsi elettronici.

Una sottocategoria: memorie flash o flash ROM (SD, SSD, Micro SD, ..)

Scopo [delle ROM] : far partire la macchina.

• fa il check up dei dispositivi collegati

• esegue le istruzioni presenti nel firmware (la ROM stessa) per caricare il core principale [= la

parte principale] del sistema operativo nella ROM.

• ..ora posso lavorare con la macchina!

[l'insieme dei 3 punti è detto fase di bootstrap]

RAM: una serie di elementi bistabili (bit) raggruppati in locazioni di memoria o celle di memoria.

Indirizzo: la posizione della cella.

Gerarchia ("tamponi" per alimentare la CPU in modo più continuo possibile) [vedi disegno!]

• Registri: memorie piccole, veloci, volatili.

• Cash (I, II, .. livello) : per ovviare alla lentezza della RAM rispetto alla CPU. Più grandi,

elettriche, volatili.

• (S)RAM : supporti esterni

• Hard Disk : tecnologia -> magnetica / ottica / elettronica.

..memorie che lavorano per la CPU ... memorie che lavorano per l'utente ...

PERIFERICHE: tutto l'hardware esterno al processore;

memorie di massa + dispositivi di I/O

• Scopo: memorizzare grandi quantità di informazioni e renderle reperibili nel tempo.

• sono collegate al bus tramite un'interfaccia hanno un loro bus "esclusivo": cash, RAM,

CPU, scheda video [quest'ultimo è detto AGP]

• sono schede (= circuiti integrati) sulla scheda madre; oppure si trovano nel case e sono collegati

alla scheda madre tramite appositi slot

• dall'esterno: vedo solo le porte SERIALE= i bit di 1 byte vengono trasmessi 1 bit per volta.

PARALLELA= i bit di 1 byte vengono trasmessi tutti insieme

[esempio: porta USB]

• tipi di periferiche:

1. memorie di massa & dispositivi di archiviazione non volatile

2. dispositivi di ingresso

3. dispositivi di uscita

4. dispositivi per il collegamento alla rete

1. MEMORIE DI MASSA

a. MEMORIE MAGNETICHE

• Floppy Disk [floppy = flessibile]

• Nastro Magnetico:

• utilizzato per il backup

• accesso sequenziale all'informazione

• informazione scritta in piste e divisa in blocchi. I blocchi sono separati da GAP: accelerano o

decelerano il nastro per arrivare alla corretta velocità di lettura

• Disco Magnetico:

• disco magnetico ben protetto + testina di lettura / scrittura

• informazione scritta su settori. Principio di località spaziale; l'unità minima è il settore (si

prende tutto il "blocco", non solo l'informazione che voglio).

• DISK PACK= una serie di dischi impilati uno sull'altro. CILINDRI= tracce dei disk pack con

la stessa distanza dal centro.

Coordinate del disk pack:

• cilindro di appartenenza

• traccia all'interno del cilindro

• settore all'interno della traccia

• parametri:

• tempo di accesso

• SEEK TIME, tempo di ricerca= cioè il tempo necessario affinchè la testina effettui il

movimento meccanico radiale per posizionarsi sul cilindro che contiene l'informazione

da me richiesta.

• LATENCY, tempo di latenza= tempo necessario affinchè il movimento rotatorio del

disco porti il settore contenente l'informazione sotto la testina.

• accesso misto = diretto + sequenziale

• RAID: migliora l'affidabiità dei dischi.

CODICE DI CORREZIONE DEGLI ERRORI: sono informazioni aggiuntive al dato, che

permettono di capire se il dato è veramente quello originale o sono intervenuti degli errori.

Codice di parità pari: aggiunge alla fine (a dx) un valore 0 o valore 1 per far sì che il numero degli

1 sia sempre pari.

Codice di parità dispari: aggiunge alla fine (a dx) un valore 0 o valore 1 per far sì che il numero

degli 1 sia sempre dispari.

VIDEO

VIDEO:

• dimensione dello schermo: pollici (diagonale)

• RISOLUZIONE= quanto l'immagine si vede nitida e dettagliata.

Dipende da:

• numero di pixel : maggior numero di pixel, più dettagli nell'immagine

• dimensione dei pixel : più sono piccoli, più ce ne stanno

• distanza fra pixel [entro un certo limite, altrimenti interferiscono]

• PROFONDITA' DEL COLORE= numero di bit associato a ogni pixel.

Più bit per ogni pixel, più colori per quel pixel; 1 bit per ogni pixel: immagine in bianco e nero.

TV:

1. CRT , Cathode Ray Tube

• sono i vecchi televisori "con la coda", che oggi funzionano solo con il decoder (: decodifica il

segnale in ingresso, da digitale ad analogico).

• la "coda" contiene un cannone che spara elettroni verso il video.

• REFRESH= misurato in Hertz. Indica il numero di volte, per unità di tempo (per secondo), con

cui vengono "ripassati" riga per riga i fosfori, con bombardamento di elettroni.

2. LCD , Liquid Crystal Display (video a cristalli liquidi)

• dietro lo schermo viene emessa una luce; quando questa passa attraverso il filtro polarizzatore

(una griglia) questa fa passare solo una componente della luce e tutto il resto viene bloccato.

La luce viene ruotata di direzione; a questo punto la luce va a bombardare il pixel, che quindi si

illumina.

• no radiazioni (perchè non ci sono elettroni che vengono bombardati); la luce arriva dal retro

dello schermo.

• schermi LCD trasmissivi; schermi LCD punto, schermi LCD led.

3. TFT (o matrice attiva)

4. OLED , Organic Light Emitting Diode

• fatti da un materiale che auto-emette luce

• dato che non c'è bisogno di una fonte dietro che emetta luce, lo spessore è praticamente nullo

• sono schermi flessibili

5. SCHERMI TRIDIMENSIONALI

• vediamo in 3d a causa della distanza interpupillare, per cui l'immagine vista dai 2 occhi

differisce di un certo angolo.

(2 immagini: una per l'occhio dx e una per il sx)

6. SCHERMI VOLUMETRICI

• ogni schermo contiene una certa immagine; gli schermi vengono ruotati velocmente

STAMPANTI

1. A IMPATTO : c'è un contatto fisico fra il foglio e la testina che effettua la scrittura

• a MARGHERITA

• a TESTINA ROTANTE

• ad AGHI

2. NON A IMPATTO : non c'è il contatto foglio – testina

• a GETTO DI INCHIOSTRO: ha dei serbatoi con l'inchiostro (nero o a colori). I serbatoi

sono sulla testina (che si posta sul foglio); questa in cima ha degli ugelli dai quali esce

l'inchiostro.

• LASER:

• non ha i serbatoi, ma ha il toner (una polvere), che passa attraverso dei rulli

riscaldanti che lo fissano al foglio.

• I fogli escono caldi, ma non sbava.

• Come funziona? Nelle stampanti laser, è presente un "cilindro" (il tamburo) che viene

caricato negativamente. Sul tamburo scorre un raggio laser, che produce una

configurazione di punti bianchi e neri, che disegnano ciò che è da stampare (togliendo la

carica negativa). La rotazione del tamburo co