Memoria secondaria. Memoria secondaria

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1 Memoria secondaria La CPU opera su programmi e dati presenti nella RAM, ma questa da sola non basta a contenere tutti i programmi e i dati presenti sull elaboratore. Per questo motivo i dati e i programmi vengono ospitati permanentemente in memoria secondaria. La memoria secondaria rappresenta il grado successivo della gerarchia; è anche detta memoria di massa. 166 Memoria secondaria Quando si esegue un programma o si devono leggere dei dati, questi vengono caricati dalla memoria secondaria alla memoria principale dal sistema operativo. Due tecnologie possibili per la memorizzazione di massa: magnetica (dischi fissi, floppy, nastri) ottica (CD-ROM, DVD) 167 1

2 Dischi magnetici Sfruttano il fenomeno fisico della polarizzazione: Sulla superficie del disco si trovano particelle magnetiche I dati vengono salvati sulla superficie tramite un operazione di polarizzazione La testina di lettura/scrittura all atto della scrittura cambia la polarizzazione 168 Il rappresentate principe della famiglia delle memorie secondarie è un disco magnetico chiamato disco fisso, o in inglese hard disk. Il disco fisso è il luogo in cui vengono memorizzati i dati e i programmi in modo permanente 169 2

3 Per quale motivo la CPU non accede direttamente al disco fisso? il disco fisso è un dispositivo meccanico e in quanto tale è lento da movimentare l accesso casuale alla RAM e quasi 3 ordini di grandezza più veloce dell accesso casuale al disco fisso. Per contro, la memorizzazione su disco è circa due ordini di grandezza più economica. 170 Il disco fisso è costituito da uno o più piatti circolari rivestiti di materiale magnetico. I dati sono registrati (scritti) e recuperati (letti) dal disco tramite una spira conduttrice detta testina. Durante le operazioni di lettura/scrittura la testina è stazionaria mentre il piatto ruota sotto di essa 171 3

4 Il meccanismo di scrittura è basato sul fatto che l elettricità che scorre lungo la testina produce un campo magnetico; vengono mandati impulsi alla testina e si registrano sequenze magnetiche sulla superficie, con diverse sequenze a seconda che la corrente sia positiva o negativa. Il meccanismo di lettura è basato sul fatto che un campo magnetico che si muove rispetto ad una spira produce corrente elettrica nella spira; quando la superficie passa sotto la testina, genera una corrente della stessa polarità di quella precedentemente registrata. 172 Ogni piatto è diviso in anelli Concentrici chiamati tracce Per semplificare l elettronica tipicamente si mette lo stesso numero di bit su ogni traccia. Quindi la densità, in bit per pollice, aumenta allo spostarsi dalla traccia più esterna a quella più interna 173 4

5 I dati vengono trasferiti dal e al disco in unità chiamate blocchi che sono tipicamente più piccole della traccia. Ogni traccia viene quindi divisa fisicamente in fette della dimensione del blocco chiamate settori. 174 velocità espressa in giri al minuto (rpm, rounds per minute) velocità tipiche 4700, 5400, 7200 rpm 175 5

6 i dischi fissi sono dispositivi abbastanza delicati. La testina di lettura non tocca mai il disco, ma sfrutta un cuscino d aria di spessore inferiore al milionesimo di millimetro. capello umano particella di polvere impronta digitale particella di cenere gap superficie del disco 176 dischi fissi non rimovibili: a differenza di un floppy disk o di un CD-ROM, il disco fisso normalmente non può essere estratto fisicamente dal suo lettore (drive) dischi fissi rimovibili: sono ricoperti di uno speciale involucro di plastica che consente loro di essere estratti dal drive e di essere inseriti in qualunque PC dotato dell apposita unità

7 Floppy disk E anche chiamato dischetto o semplicemente floppy E un altro dispositivo magnetico di memorizzazione secondaria E un sottile disco di materiale flessibile di 3.5 pollici di diametro protetto all interno di un involucro di plastica. 178 Floppy disk Il floppy funziona in modo concettualmente simile ad un disco fisso, ma: è sostanzialmente meno capiente (tipicamente 1.4 MB), è molto economico, è molto più lento per sua natura è rimovibile, è sufficiente estrarlo dal drive 179 7

8 Nastri magnetici Sono dispositivi magnetici come i dischi fissi,ma: sono molto più economici e di conseguenza più capienti sono rimovibili in modo semplice dal loro drive, come i floppy sono ad accesso sequenziale e quindi sono MOLTO più lenti: questo significa che per accedere ad uno specifico dato devo scorrere tutto il nastro dall inizio fino al punto esatto (si pensi alle videocassette) 180 Dischi ottici Nel 1983 fu introdotto il sistema audio digitale del Compact Disk (CD), un disco non cancellabile che memorizza più di 60 minuti di informazioni audio su di un lato. Questa invenzione ha rivoluzionato non solo il mercato della musica ma anche quello della memorizzazione dati in genere. A partire dal CD sono stati introdotti svariati tipi di dischi ottici, che si distinguono per la tecnologia impiegata e per l uso che ne viene fatto 181 8

9 Dischi ottici CD CD-I CD-ROM CD-R CD-RW DVD 182 CD-ROM Il CD audio e il CD-ROM (CD Read Only Memory) condividono una tecnologia simile I lettori di CD-ROM sono più rozzi I lettori di CD-ROM hanno dispositivi per la correzione degli errori e controllano che i dati vengano trasferiti correttamente dal disco al computer. Hanno una struttura molto simile: sono costituiti da una resina (policarbonato) e rivestiti da una superficie altamente riflettente (alluminio)

10 CD-ROM L informazione (dati o audio digitale) è impressa tramite un raggio laser ad alta intensità, sotto forma di fori molto piccoli, su un disco chiamato master. Dal master si prepara un calco Sul calco si versa la resina in modo da formare un CD con lo stesso pattern di fori del disco master Il CD viene poi ricoperto con lo strato di alluminio e poi con una lacca protettiva 184 Le depressioni prodotte dal laser vengono chiamate fosse (pit), mentre le aree non bruciate tra le fosse sono chiamate terre (land) CD-ROM Fosse e terre vengono scritte su un unica spirale continua

11 CD-ROM Le informazioni vengono lette tramite un laser a bassa intensità posto nel lettore di dischi ottici: Il laser emette luce mentre il motore fa girare il disco L intensità della luce riflessa cambia quando si incontra un buco Il cambiamento è rilevato da un fotosensore e convertito in segnale digitale La transizione tra fossa e terra o viceversa è un 1, l assenza di transizione è uno Confronto tra CD-ROM e dischi magnetici Vantaggi del CD-ROM: Densità di memorizzazione superiore Duplicazione economica Il CD-ROM è rimovibile Svantaggi del CD-ROM: È a sola lettura Ha un tempo di accesso più lungo

12 CD-R (registrabili) Verso la metà degli anni 90 i masterizzatori di CD sono diventati abbastanza economici da entrare a far parte dei drive che comunemente si trovano sulle configurazioni standard dei PC I CD vuoti che possono essere utilizzati per la masterizzazione a casa sono chiamati CD-R La tecnologia impiegata in questo tipo di masterizzazione è ovviamente diversa da quella vista in precedenza 188 CD-R (registrabili) Il CD-R viene preparato a ricevere dati nuovi dalla casa produttrice Si tratta di supporti molto simili ai CD-ROM che però contengono un ampio solco che serve a guidare il laser in fase di scrittura La diversa riflettività prodotta da fosse e terre viene simulata: Viene inserito uno strato di tinta tra la resina e l alluminio All atto della masterizzazione il laser rompe il legame chimico e produce una macchietta che verrà interpretata dal lettore CD come una fossa

13 CD-R (registrabili) Oggigiorno i CD-R possono essere organizzati in sessioni diverse. La masterizzazione multisessione fa sì che io possa riempire il mio CD in momenti (sessioni) diversi 190 CD-RW (riscrivibili) Permettono di cancellare il contenuto e di sostituirlo con contenuti nuovi Siccome sono molto costosi non hanno soppiantato i CD-R (continua a convenire avere molti CD-R!)

14 DVD (Digital Versatile Disk) L industria cinematografica ha da lungo tempo interesse a vedere nascere l equivalente del CD per i dati video digitali Il DVD risponde a quest esigenza ed inoltre si candida come erede del CD-ROM per la memorizzazione di dati 192 DVD (Digital Versatile Disk) I DVD sono basati sulle stesse idee di progettazione dei CD: Sono formati da dischi in resina Hanno lo stesso diametro dei CD I dati sono immagazzinati sotto forma di fosse e terre Ma Le fosse sono più piccole La spirale è più stretta Il laser che legge i dati è più sofisticato

15 DVD (Digital Versatile Disk) Questo fa sì che la capacità del DVD aumenta fino a 4.7 GB (rispetto ai 650 MB dei CD-ROM) 4.7 GB sono tanti, ad esempio usando qualche tecnica di compressione video si possono salvare 133 minuti di video di buona qualità. 194 DVD (Digital Versatile Disk) Ciononostante esistono formati di DVD che permettono di immagazzinare quantità superiori di dati, utilizzando tecniche quali la registrazione su due lati o l aggiunta di uno strato riflettente (e complicando molto l ottica di lettura)

16 Classificazione dei dischi ottici TIPI DI DISCHI OTTICI CD-ROM CD-R (una scrittura) CD-RW (riutilizzabile) DVD DVD-R (una scrittura) DVD-RW(riutilizzabile) CAPACITA MB MB MB 4.7 GB 4.7 GB GB (UTILIZZI TIPICI) distribuzione sw e dati Backup permanenti applicazioni multimediali (?) Distribuzione grandi quantità di dati grandi backup 196 I BUS I bus sono connessioni elettriche che permettono la comunicazione tra le varie componenti del computer Il loro nome deriva proprio dal fatto che hanno la funzione di gestire i trasporti di dati L evoluzione dei bus è stata più lenta rispetto a quella dei processori o delle memorie. Essi finirono per rallentare l intero processo di elaborazione. La soluzione che si è trovata è quella di averne più d uno

17 I BUS Un moderno Pentium ha una varietà di bus. Tra di essi: bus di sistema, collega la CPU alla memoria principale bus di espansione collega la CPU agli slot di espansione. Il bus USB (Universal Serial Bus) ha come scopo principale quello di eliminare la necessità degli slot di espansione e delle schede, in quanto il dispositivo USB può essere collegato direttamente dall esterno dell unità di sistema 198 I BUS Un bus è organizzato in modo tale che informazioni diverse viaggiano su linee diverse. dati indirizzi comandi