SISTEMI DI ELABORAZIONE DELLE INFORMAZIONI

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1 SISTEMI DI ELABORAZIONE DELLE INFORMAZIONI Prof. Andrea Borghesan venus.unive.it/borg Ricevimento: mercoledì, Aula opposta aula 10b Modalità esame: scritto + tesina facoltativa 1

2 Memorie secondarie o di massa Le memorie secondarie o di massa sono utilizzate per memorizzare grandi quantità di informazioni in modo permanente. Caratteristiche principali: non volatilità Grande capacità Bassi costi Bassa velocità di accesso 2 Tali memorie si caratterizzano inoltre per 2 elementi: Il supporto di memorizzazione (hd, cd, dvd) Il drive (il dispositivo per funzionare/memorizzare)

3 3 Hard Disk (IBM, 1956) Un disco magnetico (disco fisso) è composto da uno o più piatti rotanti (generalmente di alluminio) ricoperti di materiale magnetico e da un gruppo di testine La testina (sospese appena sopra la superficie magnetica) permette la scrittura e lettura di bit su un disco. I bit sono memorizzati sotto forma di stati di polarizzazione (positiva e negativa)

4 4 Hard disk. Dettaglio In un hard disk Ciascun piatto è composto da 2 superfici (facce) Ciascuna faccia è suddivisa in tracce (circolari) e settori Un cilindro è l insieme delle tracce in una data posizione radiale I settori sono le unità logiche di memorizzazione La capacità di un settore è tipicamente di 512 byte L indirizzo di un settore è dato da: cilindro, superficie e settore

5 5 Hard disk. Formattazione o inizializzazione Formattazione: operazione che predispone tracce e settori per la lettura/scrittura circa il 15% dello spazio si perde in gap e codici di correzione errori. Gap: piccolo spazio separatore tra ogni singola traccia Codici correzione errori: lo scambio di informazioni tra sistemi (per esempio cpu e ram) è un flusso di elettroni ed è quindi soggetto a rumori, tipicamente di natura elettromagnetica, che possono distorcere il segnale (informazione) iniziale. In informatica la correzione di errore avviene arricchendo l informazione iniziale con altre informazioni ridondanti

6 Hard disk. Deframmentazione e Partizioni Deframmentazione: operazione finalizzata ad ordinare ed avvicinare le tracce ed i settori scritti dell hd in modo da leggerli più rapidamente Partizionamento: suddivisione dell hd in più unità logiche (le partizioni) ciascuna indipendente dalle altre; l unità fisica rimane comunque unica. Con la partizione si evita di prendere virus su tutta l unità fisica, mentre nel caso di rottura dell hd, si perdono comunque tutti i dati anche se appartenenti a diverse unità logiche 6

7 Hard disk. Prestazioni 7 Tempo di posizionamento (seek time) Tempo necessario a posizionare le testine sulla traccia richiesta (circa 8-10 ms) Tempo di latenza o di rotazione (latency time) Tempo affinché il settore richiesto passi sotto la testina. Dipende dalla velocità di rotazione (4500, 5400, 7200 rpm, circa 4-9 ms) Tempo di trasferimento (transfer time) Tempo per trasferire dati, tempo di lettura o scrittura del settore (in genere trascurabile) Tempo di accesso (access time) La somma dei tre tempi precedenti

8 Sistemi RAID (Redundant Arrays of Inexpensive Disks) Sistema attraverso cui vengono combinati più dischi in ciascuno dei quali il Sistema Operativo scrive lo stesso dato o informazione Vengono utilizzati dei codici ridondanti che permettono di recuperare il contenuto di un disco a partire dal contenuto degli altri dischi Quando si rompe/rovina un disco, il suo contenuto viene recuperato con l ausilio degli altri dischi e memorizzato in un nuovo disco sostitutivo La sostituzione avviene senza interrompere il funzionamento del sistema 8

9 Floppy disk Funzioni: distribuzione del software su larga scala (con l avvento dei PC) e archiviazione dati Struttura analoga a quella di un disco magnetico il disco si ferma quando non è operativo l avvio della rotazione comporta un ritardo di ½ secondo Caratteristiche tipiche di un floppy da 3.5 : capacità: 1.44 MB tracce settori: giri per minuto (RPM): 300 velocità di trasferimento: 500 Kbps. 9

10 Dischi ottici Lettura ottica basata sulla riflessione di un raggio laser sul supporto Densità di registrazione più alta che nei dischi magnetici Creati in origine per registrare programmi televisivi, successivamente applicati ai calcolatori. Tipologie: CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD, DVD-RAM,... 10

11 11 Compact Disk (CD) Supporto proposto nel 1980 da Philips e Sony per sostituire i dischi musicali in vinile Standard di fabbricazione IS-10149: diametro: 12 cm; spessore: 1.2 mm e foro di 15 mm al centro produzione: laser ad alta potenza che brucia fori di 0.8 μm in un disco master (le depressioni sono dette pit e le aree tra i pit sono dette land) dal master si ricava unostampo nello stampo viene iniettata una resina liquida di policarbonato che forma un CD con la stessa sequenza di pit del master sul policarbonato viene depositato uno strato molto sottile di alluminio riflettente copertura con strato protettivo e poi con una etichetta.

12 Lettura di un CD Un laser a bassa potenza emette una luce infrarossa sul disco I pit appaiono come cunette su una superficie piatta I passaggi pit/land o land/pit indicano un 1, e la loro assenza indica uno 0 Pit e land sono impressi in una spirale unica che compie giri attorno al disco La lettura viene effettuata a velocità costante (120 cm/sec), molto meno della velocità di lettura degli hard disk. 12

13 Pit e land su un CD Passaggio da pit a land Passaggio da land a pit 13

14 CD - ROM Nel 1984 Philips e Sony definiscono uno standard per i CD- ROM (Compact Disk-Read Only Memory) in cui si definiva la struttura ed il formato da utilizzare per memorizzare dati digitali invece che musica Rispetto ai CD audio i CD-ROM hanno: stesse dimensioni compatibilità dell ottica e della meccanica stesso processo produttivo miglio capacità di correggere gli errori Nel 1986 si definisce la possibilità di mischiare audio, video e dati nello stesso settore. 14

15 Velocità e capacità dei CD-ROM Velocità base (1x): 75 settori/sec KByte/sec velocità superiori (n x) crescono in proporzione Capacità 74 minuti di musica ~ 640 MB 80 minuti di musica ~ 700 MB Tempo di accesso alcune centinaia di millisecondi. 15

16 CD Recordable (CD-R) Sono CD che vengono scritti una sola volta (WORM) si utilizzano per backup, produzioni in piccole serie, generazione di master, hanno le stesse dimensioni dei CD-ROM La riflettività di pit e land è simulata c è uno strato di colore tra il policarbonato e lo strato riflettente: nello stato iniziale questo strato è trasparente per scrivere, un laser ad alta potenza colpisce un punto nello strato della superficie colorata, rompe un legame chimico e crea una macchia scura. 16

17 CD ReWritable (CD-RW) Dischi ottici riscrivibili Lo strato di registrazione utilizza una lega di argento, indio, ammonio e tellurio che ha due stati stabili: lo stato cristallino, con elevata capacità di riflessione (land) lo stato amorfo, con ridotta capacità di riflessione (pit) Si usa un laser con tre potenze diverse: alta potenza: il laser scioglie la lega e un raffreddamento rapido la porta dallo stato cristallino a quello amorfo media potenza: la lega si scioglie e si raffredda tornando nel suo stato cristallino bassa potenza: si rileva solo lo stato del materiale. 17

18 Digital Versatile Disk (DVD) Pit più piccoli, spirale più serrata, utilizzo del laser rosso Caratteristiche dei DVD: capacità di 4.7 GB = 133 minuti di video ad alta risoluzione, con colonna sonora in 8 lingue e sottotitoli in 32 lingue Diversi formati di DVD: lato unico strato unico (4.7 GB) lato unico strato doppio (8.5 GB) due lati strato unico (9.4 GB) due lati strato doppio (17 GB) 18

19 Nastri magnetici (1950) unità DAT Inter-record gap Record Traccia 1 Traccia 9 19 Capacità di diversi GB Accesso sequenziale ai dati Molto lenti Utili solo per operazioni di backup

20 Frasi celebri Nel futuro i computer arriveranno a pesare non più di una tonnellata e mezzo (Popular Mechanics, 1949) Penso che ci sia mercato nel mondo per non più di 5 computer (ThomasWatson, presidente IBM, 1943) Ho girato avanti e indietro questa nazione (USA) e ho parlato con la gente. Vi assicuro che questa moda dell elaborazione automatica non vedrà l anno prossimo (Editor libri scientifici di Prentice Hall, 1947) 20 Non c è ragione per cui qualcuno possa volere un computer a casa sua (Ken Olson, fondatore di Digital, 1977)

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