Informatica - la misura della memoria

La misura della memoria e la rappresentazione dei dati

In un sistema di elaborazione qualunque informazione è rappresentata tramite dispositivi binari (cioè capaci di rappresentare due stati: acceso/spento, 0/1, vero/falso).

La più piccola unità di rappresentazione delle informazioni è pertanto il bit (da Binary digiT). Il bit però, ai fini pratici, ha poco significato mentre molto più significativo (vedi dopo), dal punto di vista dell'informazione rappresentabile, è il byte che è costituito da un insieme di 8 bit. Con un byte (che permette di rappresentare 2^8 = 256 valori possibili) è possibile rappresentare qualunque lettera di un alfabeto occidentale, un suono fedele, i livelli di grigio per passare dal bianco al nero in modo che l'occhio pensi di vedere una sfumatura continua. Per questo motivo è considerata la quantità di informazione elementare.

Per quanto riguarda la capacità di...

memoria valgono le seguenti uguaglianze:
byte si indica con il simbolo B
1024B=1Kilobyte(KB)
1024KB=1 Megabyte (MB)
1024MB=1Gigabyte (GB)
1024GB=1Terabyte (TB)
Un sistema di elaborazione memorizza in modo diverso i numeri dai caratteri ed inoltre, nel caso dei numeri si comporta in modo diverso a seconda che si tratti di un intero o di un “decimale”. Senza entrare nel dettaglio dell’argomento, vale la seguente classificazione in cui per ciascun tipo di dato, vengono usati sistemi diversi di rappresentazione.
intero
numero con virgola
TIPO DEL DATO carattere
Questo significa che per rappresentare il numero intero 4567 si usa un sistema diverso di quello utilizzato per rappresentare il numero 4567,0 o ancora per rappresentare la stringa (con il termine stringa, in informatica, si fa riferimento ad un insieme di caratteri) “4567”.
Sorvolando sulle rappresentazioni numeriche, parliamo, a titolo di esempio, della rappresentazioni dei caratteri. Fino a poco tempo fa, primache l'informatica diventasse diffusa come oggi, si utilizzavano principalmente due sistemi, alternativi tra loro: la codifica ASCII (a 7 bit) o EBCDIC (a 8 bit). La codifica EBCDIC è capace di rappresentare 256 caratteri.

ASCII	Simbolo	EBCDIC
00110111	7	11110111
0111000	8	11111000
11110010000001	9	1111100101000001
11000001	A	11000001…
11000010	B	11000010…
01100001	a	10000001

Si nota come la rappresentazione binaria di caratteri suscettibili di ordinamento, sia intenzionalmente costituita da numeri binari ordinati di conseguenza. La rappresentazione binaria di "A" è minore della rappresentazione binaria di "B" eccetera. Sfruttando tale accorgimento, possiamo procedere all'ordinamento di insiemi di parole. La notevole diffusione che l'informatica ha registrato in questi ultimi anni, ha reso insufficienti queste rappresentazioni per caratteri appartenenti ad alfabeti quali il tedesco, l'ebraico o il cinese. Sono staticosì definiti altri sistemi di rappresentazione. Il più diffuso tra questi è UNICODE con il quale si possono rappresentare circa 35.000 caratteri diversi. LA GERARCHIA DELLE MEMORIE La quantità di informazioni che occorre avere in memoria (M in base allo schema di Von Neumann) dovrebbe essere relativamente capace. Purtroppo però una memoria del genere è estremamente costosa, senza contare il fatto che questa memoria ha un altro grave difetto: essa è volatile, cioè perde il suo contenuto quando si ha un'interruzione dell'energia elettrica. Allo scopo di risolvere queste limitazioni, alla memoria M sono state affiancate memorie di altro tipo che, per le loro caratteristiche costruttive, non presentano la limitazione della volatilità, sono meno costose (anche se hanno tempi di accesso maggiori) e sono di grande capacità (teoricamente infinita). Per questo si parla di memoria centrale o primaria quando vogliamo riferirci a M, di

memoria periferica o secondaria o di massa (o terziaria vedi oltre) per le memorie nondirettamente accessibili da M (che nello schema di Von Neumann rientrano nelle generiche unità di I/O). Le memoriesecondarie sono tipicamente costituite da dischi magnetici. Nella tabella sottostante sono riepilogate le tre principalicategorie di memorie.

TIPO	TEMPO DI ACCESSO	COSTO	CAPACITA (Mb)
primaria (volatile)	nanosecondo	alto	100-1000
secondaria	millisecondo	medio	10000-∞
terziaria	minuto	basso

È IMPORTANTE ricordare che i valori di riferimento relativi a tempo di accesso e capacità, riportati nella precedente tabella, riguardano l'ordine di grandezza e non i valori esatti. Questo perché la veloce evoluzione tecnologica non permette di fare diversamente. Così, per esempio, un nanosecondo non è la velocità con cui la memoria primaria effettua operazioni di lettura e scrittura di dati, ma è l'ordine di grandezza della velocità.

In altre parole l'operazione di lettura/scrittura nelle memorie primarie di un sistema di elaborazione potrà, in genere, impiegare qualche nanosecondo (2 nanosecondi, oppure 10 oppure 24). I DISCHI MAGNETICI Le unità a dischi magnetici costituiscono oggi la più diffusa unità di memoria periferica. Sono classificabili come memorie secondarie. Si compongono di uno o più dischi, di uguale dimensione, solidali tra loro e disposti sullo stesso asse di rotazione (vedere la figura sottostante). Le operazioni di I/O (lettura/scrittura) sulla superficie dei dischi, sono ottenute da un dispositivo simile ad una forchetta o ad un pettine. Ad ognuna delle estremità di ogni dente, eccetto nei due denti esterni, si trovano una coppia di testine di lettura/scrittura. Il piatto di ogni disco è idealmente suddiviso in tante cerchi concentrici chiamati tracce o piste, al cui interno sono disposte sequenze di bit (figura a destra e figura b). La traccia 0È sempre la più interna, mentre la traccia n (il numero n dipende dalla capacità del disco) è quella più esterna.

L'insieme delle tracce che si trovano alla stessa distanza dall'asse di rotazione, su dischi differenti, formano un cilindro. Così il cilindro 0 è composto dall'insieme di tutte le tracce 0 che si trovano sui diversi dischi del dispositivo. Ciascuna traccia o pista è ulteriormente suddivisa in tante parti chiamate settori. All'interno di ciascun settore, che è il più piccolo sottoinsieme di un disco, si trovano sequenze di bit che rappresentano l'informazione memorizzata nel disco. Le prestazioni di questo tipo di unità in termini di tempi di accesso, sono essenzialmente condizionate dalla velocità di rotazione dei dischi che si aggirano intorno ai 10000 giri al minuto. I COMPONENTI DI UN DESKTOP

Lo schema di Von Neumann, se da un lato si presta, per la sua semplicità, a spiegare le funzionalità dei principali componenti di un sistema di elaborazione, rimane purtuttavia una esemplificazione teorica che non ha alcun riscontro pratico. Vediamo ora praticamente come individuare i componenti teoricamente rappresentati nello schema di Von Neumann in un sistema di elaborazione "vero". Tutto quello che segue in questa parte è riconducibile al c.d. hardware, termine inglese con cui si indicano le ferramenta (o anche il negozio di ferramenta). Nell'esempio che trattiamo ci riferiamo al tipo di sistema di elaborazione probabilmente più diffuso al mondo, ossia un computer da tavolo o desktop. Tipicamente, al primo sguardo, escludendo i vistosi cavi di diversa foggia, necessari a collegare tra loro vari dispositivi, riconosciamo i seguenti componenti: un involucro esterno chiamato case, una unità video, un dispositivo di puntamento o mouse ed una

tastiera. Ricorrendo allo schema di Von Neumann possiamo tentare una classificazione di alcuni di questi (in questo caso periferiche): l'unità video (classificabile come un dispositivo di output in quanto i dati che mostra sono stati trasferiti dal sistema di elaborazione verso l'esterno); la tastiera (dispositivo di input in quanto i dati che digitiamo si trasmettono verso il sistema di elaborazione); il mouse (dispositivo periferico di input); la stampante, classificabile come dispositivo di output.

Se riusciamo ad aprire il case (cosa peraltro relativamente facile), possiamo individuare facilmente un insieme di componenti che andiamo ad elencare.

La scheda madre o motherboard è uno dei componenti fisici fondamentali e certamente la parte più evidente alla vista. Si compone di una piastra o scheda che contiene un insieme di circuiti stampati. Su questa scheda sono disposte (parallelamente o perpendicolarmente) delle "schede" di dimensioni minori.

delle specifiche tecniche. Ogni scheda madre ha un socket, ovvero un connettore fisico che permette di collegare il processore alla scheda madre. I socket possono variare a seconda del tipo di processore supportato. Oltre al processore, la scheda madre ha anche altri slot e connettori per collegare le varie periferiche e componenti del computer. Ad esempio, ci sono slot per la memoria RAM, per le schede grafiche, per le schede audio e per le schede di rete. Inoltre, ci sono anche connettori per collegare i dischi rigidi, i lettori ottici, le periferiche USB e altre periferiche esterne. La scheda madre è il componente principale del computer, in quanto permette la comunicazione tra tutti gli altri componenti. È quindi importante scegliere una scheda madre di qualità, che supporti tutte le periferiche e i componenti che si desidera utilizzare. In conclusione, la scheda madre è un componente fondamentale del computer, che permette di collegare e gestire tutti gli altri componenti. È importante scegliere una scheda madre adatta alle proprie esigenze, considerando il tipo di processore supportato, gli slot e i connettori disponibili, e le altre specifiche tecniche.

caratteristiche che qui non è il caso di trattare. Ogni processore, anche quello dello stesso produttore, ha una connessione (numero di pin) differente e richiede una scheda madre compatibile.