Elementi di informatica

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1 Sia dato una memoria della capacità di 1 GB, avente tempo di accesso di 50ms e velocità di trasferimento di 20 MB/sec. Si vuole ricopiare l intero contenuto su un altra memoria identica, montata sullo stesso calcolatore. Sapendo che il trasferimento avviene a blocchi di 512kB, quanto tempo è necessario a completare la copia? Soluzione Il numero di settori è 1GB/512kB=1*1024*1024/512=2048 Il tempo per trasferire 1 settore = 50 ms + (512 kb/20mb)s =50 ms + (512/20*1024)s=50ms s=50ms+25 ms=75ms Tempo totale = 2*(2048*75)ms=307s Elementi di informatica La memoria di massa La gestione dell I/O 1

2 Memoria di massa Le memoria RAM e cache perdono il loro contenuto quando il PC viene spento Il PC deve avere supporti di memorizzazione che consentano la memorizzazione di grandi quantità di dati (di massa) e mantengano i dati anche dopo lo spegnimento I supporti di memorizzazione di massa sono molto più lenti della RAM (circa volte) ma molto più capienti. categorie di memorie di massa: 1. magnetiche: floppy disk, hard disk, nastri DAT 2. ottiche: CD, CD-RW, DVD 3. flash memory: smart cards I nastri e i dischi magnetici Sono costituiti da un supporto ricoperto da un sottile strato di materiale magnetico le cui condizioni di memorizzazione consentono di memorizzare i dati; Le operazioni di lettura/scrittura sono effettuate tramite una testina che può rilevare ed eventualmente modificare lo stato di magnetizzazione 2

3 Dischi magnetici Sono piatti d alluminio (o di altro materiale) ricoperti di materiale ferromagnetico. Fattore di forma (diametro) Sempre più piccolo (consente velocità di rotazione maggiori) 3,5 pollici per i sistemi desktop e fino a 1 pollice per i mobili. Testina di un disco (strumento di lettura / scrittura) È sospesa appena sopra la superficie magnetica Scrittura: il passaggio di corrente positiva o negativa attraverso la testina magnetizza la superficie; Lettura: il passaggio sopra un area magnetizzata induce una corrente positiva o negativa nella testina. Struttura di una unità disco 3

4 Tracce e settori Traccia (track): sequenza circolare di bit scritta mentre il disco compie una rotazione completa; La larghezza di una traccia dipende dalla dimensione della testina e dall accuratezza con cui la si può posizionare; la densità radiale va da 800 a 2000 tracce per centimetro (5-10 um per traccia); Tra una traccia e l altra c è un piccolo spazio di separazione (gap) Settore (sector): parte di una traccia corrispondente a un settore circolare del disco Un settore contiene 512 byte di dati, preceduti da un preambolo, e seguiti da codice di correzione di errore; La densità lineare è di circa Kbit per cm (0,1 0,2 um per bit) Tra settori consecutivi si trova un piccolo spazio (intersector gap) Formattazione: operazione che predispone tracce e settori per la lettura/scrittura Un 15% circa dello spazio disco si perde tra gap preamboli e codici di correzione degli errori. 4

5 Prestazioni dei dischi Tempo di accesso (ms o10-3s) Seek time La testina deve arrivare alla traccia giusta; Dipende dalla meccanica (5-15 ms, 1 per tracce adiacenti) Latency Il disco deve ruotare fino a portare il dato nella giusta posizione; Dipende dalla velocità di rotazione ( RPM 2,7-5,4 ms) Transfer rate (MBps) Velocità di trasferimento del disco Dipende dalla velocità di registrazione e dalla densità di registrazione Un settore di 512 byte richiede fra 25 e 100usec (5-10 MB/sec) Hard disk Un tipico hard disk è alloggiato all interno di un disk drive dove si trovano più dischi sovrapposti a distanza di pochi millimetri; Le testine sono posizionate tra un disco e l altro; Un motore viene utilizzato per far ruotare i dischi e tutti gli elementi elettronici necessari per il controllo e le operazioni di lettura scrittura 5

6 Hard disk Alcuni sono equipaggiati con interfacce veloci di ingresso uscita dette SCSI (Small Computer Standard Interface) Floppy disk Funzioni: Distribuzione software su larga scala (avvento dei PC) 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 sec; Caratteristiche tipiche di un floppy da 3,5 Capacità di 1.44 MB Tracce x Settori: 80 x 18 RPM= 300 Velocità di trasferimento di 500Kbps 6

7 Memorie Flash Una memoria flash, o flash memory, è una memoria permanente riscrivibile organizzata a blocchi, ovvero un circuito semiconduttore sul quale è possibile immagazzinare dati in forma binaria mantenendoli anche in assenza di alimentazione. Trattandosi di un circuito elettronico, non presenta alcuna parte mobile, ed è per questo motivo piuttosto resistente alle sollecitazioni e agli urti, ed inoltre è estremamente leggero e di piccole dimensioni. Questo tipo di memoria portatile è particolarmente indicato per la trasportabilità, è infatti molto usato nelle fotocamere digitali, nei lettori di musica portatili, nei cellulari, nei pendrive, nei palmari, nei moderni PC portatili e in molti altri dispositivi che richiedono un'elevata portabilità e una buona capacità di memoria per il salvataggio dei dati. La memoria di massa ottica: i dischi Lettura ottica basata sulla riflessione (o sulla mancata riflessione) di un raggio laser. Densità di registrazione più alte dei dischi magnetici. Creati in origine per registrare i programmi televisivi, poi usati come dispositivi di memoria nei calcolatori. 7

8 Compact Disk - CD Lettura di un CD 8

9 CD ReWriteable (CD RW) 9

10 Digital Versatile Disk (DVD) Diversi formati di DVD 10

11 Nastri magnetici Struttura di un calcolatore 11

12 La connessione dei dispositivi di I/O L interfaccia traduce i segnali interni al calcolatore in modo comprensibile alla periferica mantiene informazioni sullo stato della periferica La periferica È connessa all interfaccia tramite porte di I/O (mouse, tastiera,..) Oppure, è integrata insieme all interfaccia internamente al calcolatore (dischi, schede di rete..) Collegamento periferica-calcolatore 12

13 Gestione dell I/O La gestione dell interazione con le periferiche per le operazioni di I/O può essere effettuata con tre modalità: Controllo da programma; Interruzione; DMA (Direct Memory Access); Esigenze 13

14 A controllo di programma Il processore controlla direttamente le operazioni di I/O. esegue personalmente tutti i trasferimenti dalla RAM alle periferiche e viceversa Esegue un ciclo di polling A interruzione 14

15 DMA 15