Le memorie secondarie

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1 Lezione 7i

2 Le memorie secondarie Le memorie secondarie Consentono di immagazzinare in modo permanente dati e programmi non in uso. Consentono di ricaricare, in qualsiasi momento, dati e programmi dalla memoria centrale. Comprendono due elementi distinti: Il dispositivo di memorizzazione Il supporto di memorizzazione Sono anche dette memorie di massa, memorie ausiliari o memorie esterne.

3 Le memorie secondarie I dispositivi di memorizzazione Hanno la funzione di leggere e scrivere i dati sul supporto. La Lettura è il processo in cui i dati del supporto di memorizzazione sono copiati nella memoria centrale dell elaboratore. La Scrittura è il processo in cui i dati dalla memoria centrale dell elaboratore sono copiati nel supporto di memorizzazione. La testina di lettura/scrittura svolge tali compiti. I supporti di memorizzazione Sono i componenti fisici su cui si immagazzinano i dati Si dividono in più macrocategorie: o Supporti magnetici o Supporti ottici o Supporti magneto-ottici o Supporti a stato solido Supporti rimovibili Dischi ottici (varie tipologie) Supporti non rimovibili Hard disk (varie tecnologie)

4 La memoria magnetica (1) Sfrutta il fenomeno della polarità: due magneti si attraggono o respingono a seconda che i poli siano di segno opposto o uguale In sede di scrittura: la testina di lettura/scrittura emette degli impulsi elettrici che invertono la polarità delle piccole particelle magnetiche presenti nella superficie del supporto. La polarità delle particelle rappresenta i dati espressi in forma binaria: 0 e 1 In sede di lettura: le particelle magnetizzate inducono nella testina una corrente elettrica (sequenza binaria)

5 La memoria magnetica (2) Tipicamente la memoria magnetica è utilizzata per realizzare gli hard disk (HD) indicati anche come dischi fissi o dischi rigidi. Sono le memorie di massa più utilizzate. Nel corso del tempo le loro dimensioni si sono rimpicciolite e la loro capienza è aumentata. Un HD classico è costituito da una scatola sigillata contenente uno o più piatti (di vetroceramica o di alluminio) rivestiti da un sottile strato di materiale magnetico

6 La memoria magnetica (3) I dati sono registrati nelle tracce: dei cerchi concentrici ubicati sulle superfici di ogni piatto del disco fisso In ogni piatto la lettura/registrazione dei dati avviene per mezzo di una coppia solidale di testine di lettura/scrittura (una per ogni superficie) che agiscono sul piatto grazie all azione meccanica di un braccio mobile su cui sono ancorate. L insieme delle tracce presenti sulle superfici dei vari dischi e, allineate l una sull altra, costituiscono il cilindro. L insieme delle porzioni, di tutte le tracce di una superficie di un piatto, delimitate da due raggi posti a distanza definita, è detto settore. L insieme di porzioni di tracce contigue è detto cluster LEGENDA: A) Traccia B) Settore C) Settore di una traccia (o anche traccia di un settore) D) Cluster

7 La memoria magnetica (4) Poiché le testine sono tra di loro solidali è possibile scrivere o leggere contemporaneamente su tutte le tracce che costituiscono un cilindro Ad esempio: Se un HD ha 1 piatto - un cilindro avrà 2 tracce Se un HD ha 2 piatti - un cilindro avrà 4 tracce Se un HD ha 8 piatti - un cilindro avrà 16 tracce

8 La memoria ottica (1) Sono quei dischi su cui si leggono e si scrivono i dati per mezzo di un laser Sono rimovibili e molto capienti Tutti i dischi ottici, dai CD (Compact Disc) più antichi ai più recenti DVD (Digital Versatile Disc) ad alta capacità hanno dimensioni 120 mm di diametro, spessore 1.2 mm, con un foro centrale di 15 mm di diametro. CD e DVD commerciali sono prodotti mediante un processo di pressofusione mentre i dischi scrivibili sono prodotti mediante l azione di un laser di potenza su uno strato con una sostanza che può essere alterata dalla luce.

9 La memoria ottica Il LASER (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) E utilizzato per effettuare la lettura e la scrittura dei dati nei dischi ottici Il laser è una forma di radiazione elettromagnetica simile onde radio e alle microonde Attualmente si utilizzano i raggi infrarossi e (da qualche anno) anche i laser blu Il laser blu Ha una lunghezza d onda molto più corta rispetto a quella degli infrarossi. Si possono registrare in una data area una quantità di dati 4 volte maggiore, infatti il raggio del laser blu è ¼ di quello degli infrarossi. È usato nella tecnologia Blu-Ray.

10 La memoria ottica Si dividono in grandi famiglie in cui i CD e DVD: possono essere solo letti possono essere scritti una sola volta possono essere registrati e cancellati più volte CD-R, DVD-R, DVD+R CD-ROM e DVD-ROM R (o WORM ) Record. (o Write Once, Read Many) ROM Read Only Memory CD-RW DVD-RW e DVD+RW RW ReWritable Blu-Ray +, standard diversi di memorizzazione

11 I CD La memoria ottica Possono archiviare fino a 800 MB di dati. Vengono valutati in base a: Tempo di accesso Velocità di trasferimento dei dati Hanno varie velocità di rotazione espresse in multipli di quella dei CD musicali (prima generazione) Una maggiore V.d.R. determina: Un minor tempo di accesso Una maggiore velocità di trasferimento dei dati I DVD Possono memorizzare varie quantità di dati a seconda del tipo 1 superficie, 1 strato - 4,7 GB 1 superficie, 2 strati - 9,4 GB 2 superfici, 2 strati - 17 GB La differente densità di CD e DVD

12 La memoria ottica Blu-Ray Disc Utilizza il laser blu Riesce a contenere fino a 200 GB di dati, ovvero quasi 40 volte di più rispetto a un DVD Single Layer-Single Side (4,7 GB) Utilizza il termine Blu al posto di Blue per motivi di registrazione del marchio

13 CD R e DVD R, La memoria ottica Durante la scrittura: la registrazione avviene mediante un raggio laser che crea sottili scanalature sulla superficie del disco. Durante lettura: un sottile raggio laser colpisce la superficie del disco in rotazione che riflette una certa quantità di luce: maggiore se la zona colpita è una scanalatura, minore se la zona colpita è un intersolco. Un rivelatore fotoelettrico misura i diversi gradi di riflessione della luce e i circuiti elettrici convertono quanto rilevato in forma binaria. L alternanza di zone chiare (intersolchi) e scure (scanalature) rappresentano la sequenza binaria.

14 CD-RW e DVD-RW La memoria ottica Richiede l utilizzo di appositi dispositivi detti masterizzatori. In questo tipo di memorie la scrittura, la cancellazione e la riscrittura dei dati è basata sull impiego di una lega che può mutare da uno stato cristallino a uno amorfo e viceversa, cambiando in questo modo le proprietà di riflettività della superfice. La registrazione è effettuata ad una data temperatura e la cancellazione ad una superiore, per permettere allo strato scrivibile di ritornare uniforme (stato cristallino) pronto per una nuova scrittura. In particolare la registrazione è effettuata mediante raggio laser che trasforma piccole regioni della lega dallo stato cristallino allo stato amorfo.

15 La memoria ottica Comparazione tra i formati dei dischi ottici

16 La memoria ottica

17 La memoria magneto-ottica Unisce le caratteristiche della memoria magnetica e di quella ottica. Esistono due tipi di dischi magneto-ottici. WORM (Write Once Read Many), possono essere magnetizzati una sola volta Riscrivibili, possono essere magnetizzati più volte Entrambe le tipologie consentono molteplici letture In sede di scrittura: 1. Il laser dell unità ha il compito di scaldare la superficie del disco ottico fino a una data temperatura. 2. La testina magnetica di lettura/scrittura procede alla polarizzazione delle particelle. In sede di lettura la testina magnetica di lettura/scrittura procede alla rilevazione della polarizzazione delle particelle Quando la superficie del disco è raffreddata non possono avvenire cambiamenti nella polarizzazione delle particelle È impossibile che fonti magnetiche possano cancellare e/o alterare i dati Il supporto è particolarmente sicuro

18 La memoria a stato solido Utilizza chip simili a quelli utilizzati per la memoria centrale (RAM) ma in grado di registrare i dati in modo permanente. I dispositivi che la utilizzano non hanno parti mobili e sono quindi più veloci di dischi e nastri letti da dispositivi elettromeccanici. Basate sulle memorie flash comunemente implementate nelle chiavette USB, e negli SSD (Solid State Drive).

19 La memoria a stato solido Una unità SSD tale memoria può essere installata in modo permanente sulla scheda madre del sistema (come su alcuni piccoli computer portatili ), su una scheda PCI/PCI e (come in alcune workstation ), o in una scatola. Vantaggi delle unità SSD rispetto ai tradizionali HDD (HD Drive) Assenza di rumorosità Bassa probabilità di guasti Consumi ridotti Tempo di accesso ridotto Maggiore resistenza alle vibrazioni