Mari, Buonanno, Sciuto Informatica e cultura dell informazione McGraw-Hill

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1 Mari, Buonanno, Sciuto Informatica e cultura dell informazione McGraw-Hill // Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl Supporto alla CPU: deve fornire alla CPU dati e istruzioni il più rapidamente possibile Archivio: deve consentire di archiviare dati e programmi garantendone la conservazione e la reperibilità anche dopo elevati periodi di tempo Diverse esigenze: velocità per il supporto alla CPU non volatilità ed elevate dimensioni per l archivio Diverse tecnologie elettronica: veloce, ma costosa e volatile magnetica e ottica: non volatile ed economica, ma molto lenta // Informatica e cultura dell informazione capitolo Il sistema di elaborazione Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl Velocità tempo di accesso (access time) (quanto passa tra una richiesta e la relativa risposta) velocità di trasferimento (transfer rate) (quanti byte al secondo si possono trasferire) Volatilità cosa succede quando la memoria non è alimentata? per quanto tempo i dati vi rimangono immagazzinati? Capacità quanti byte può contenere? qual è la dimensione massima? Costo (per bit) Modalità di accesso diretta (o casuale): il tempo di accesso è indipendente dalla posizione sequenziale il tempo di accesso dipende dalla posizione sequenziale: mista: combinazione dei due casi precedenti mista associativa: indicato il dato, la memoria risponde indicando l eventuale posizione che il associativa dato occupa in memoria. // Informatica e cultura dell informazione capitolo Il sistema di elaborazione Capitolo La formalizzazione dell'informazione

2 Mari, Buonanno, Sciuto Informatica e cultura dell informazione McGraw-Hill // Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl Mantiene al proprio interno i dati e le istruzioni dei programmi in esecuzione Memoria ad accesso casuale Tecnologia elettronica veloce ma volatile e costosa Due eccezioni ROM: elettronica ma permanente e di sola lettura Flash: elettronica ma non volatile e riscrivibile // Informatica e cultura dell informazione capitolo Il sistema di elaborazione Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl I bit nelle memorie sono raggruppati in celle: tutte le celle sono formate dallo stesso numero di bit; una cella composta da k bit, è in grado di contenere una qualunque tra le k combinazioni diverse di bit. Ogni cella ha un indirizzo: serve come accesso all informazione; in una memoria con N celle gli indirizzi vanno da a N. La cella è l unità indirizzabile più piccola. In quasi tutti i calcolatori è di 8 bit (un byte). I byte vengono raggruppati in parole (che oggi sono di /6 bit), su cui la CPU esegue le operazioni. // Informatica e cultura dell informazione capitolo Il sistema di elaborazione 6 Capitolo La formalizzazione dell'informazione

3 linea linea linea linea linea linea linea 6 linea 7 linea 8 linea 9 linea linea linea linea linea linea Mari, Buonanno, Sciuto Informatica e cultura dell informazione McGraw-Hill // Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl Anche gli indirizzi della memoria sono rappresentati come numeri binari: un indirizzo di Mbit consente di indirizzare M celle; per 6 o 8 celle bastano bit, per celle ne servono ; il numero di bit nell indirizzo determina il numero massimo di celle indirizzabili nella memoria ed è indipendente dal numero di bit per cella (una memoria con celle richiede sempre bit di indirizzo, quale che sia la dimensione di una cella). Una memoria può essere organizzata in diversi modi: per esempio, con 96 bit possiamo avere 6 celle di 6 bit (6*6=96), 8 celle di bit (8*=96) celle di 8 bit (*8=96). In genere si considerano celle di 8 bit ( byte). // Informatica e cultura dell informazione capitolo Il sistema di elaborazione 7 Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl 6 parole da 6 bit parole da bit parole da 8 bit // Informatica e cultura dell informazione capitolo Il sistema di elaborazione 8 Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl linee di selezione parola 6 celle di memoria di 8 bit ciascuna Viene selezionata la parola di indirizzo due il contenuto è ; l operazione è di lettura (load) o di scrittura (store) a seconda dei comandi presenti sul bus di controllo Bus indirizzi DECODIFICATORE parola selezionata Bus di controllo leggi/scrivi Dato (letto o da scrivere) Bus dati // Informatica e cultura dell informazione capitolo Il sistema di elaborazione 9 Capitolo La formalizzazione dell'informazione

4 Mari, Buonanno, Sciuto Informatica e cultura dell informazione McGraw-Hill // Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl LeCPU sono sempre state più veloci delle memorie l aumento di integrazione ha consentito di realizzare CPU pipeline e super scalari, molto efficienti e veloci; nellememorieèaumentata lacapacità piùchelavelocità. L accesso alla memoria passa attraverso ilbus lafrequenza difunzionamentodelbusèmoltopiùbassadiquelladellacpu; il bus può essere impegnato ad effettuare trasferimenti controllati da dispositivi di I/O autonomi (e.g. DMA). È difficile riordinare le istruzioni in modo da poter sfruttare i tempi di attesa della memoria. È possibile fare memorie molto veloci se stanno nel chip della CPU, ma sono piccole e costose. // Informatica e cultura dell informazione capitolo Il sistema di elaborazione Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl Tecnologia elettronica (velocema volatile) Gerarchia di memoria: ai livelli più alticorrispondono le tecnologie più velocima anche più costose cache interna (Static RAM SRAM) cache esterna (SRAM) memoria RAM (Dynamic RAM DRAM e sue varianti) area di swap su memoria di massa // Informatica e cultura dell informazione capitolo Il sistema di elaborazione Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl Ottenuta per generalizzazione dell applicazione del principio di località e tipicamente costituita da. registri contenuti nella CPU(qualche KB). cache(da circa KB a circa 96KB). memoria principale(da circa MB a qualche GB). dischi fissi(da qualche centinaio di GB a qualche TB). nastri magnetici e dischi ottici (da qualche centinaio di GB a qualche TB per ogni supporto) Man mano che ci si sposta verso il basso nella gerarchia aumenta il valore dei parametri fondamentali: aumentailtempo diaccesso; aumenta la capacità di memorizzazione; madiminuisce ilcostoperbit. // Informatica e cultura dell informazione capitolo Il sistema di elaborazione Capitolo La formalizzazione dell'informazione

5 Mari, Buonanno, Sciuto Informatica e cultura dell informazione McGraw-Hill // Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl Registri Cache I liv Cache II liv RAM CPU Circuito Integrato (chip) Scheda madre (motherboard) Involucro esterno del calcolatore (case) Supporti esterni Disco fisso (hard disk) tecnologia tecnologia tecnologia tecnologia magnetica magnetica ottica elettronica (HD esterni) (CD, DVD) (flash disk) // Informatica e cultura dell informazione capitolo Il sistema di elaborazione Copyright 7 The McGraw-Hill Companies srl Livello Capacità Tempo di accesso Transfer rate (GB/s) Registri ~ KB ~.ns( ciclo di clock) Cache I livello ~ KB ~.ns(/ cicli di clock) Cache II livello ~ /MB ~/ns(/ cicli di clock) ~ Cache III livello ~ /8MB ~ns ~ ~ns (ªparola richiesta) Memoria centrale ~ /8 GB ~ / ~ ns (parole successive) Dischi interni > GB ~ms./.6 Dischi esterni > GB ~ms ~. // Informatica e cultura dell informazione capitolo Il sistema di elaborazione Capitolo La formalizzazione dell'informazione