I dischi magnetici. Direzione di movimento della testina. Direzione di rotazione del disco (piatto) settore traccia. testina.

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1 I dischi magnetici I dischi sono suddivisi in tracce concentriche e settori, ogni settore è una fetta di disco. I settori suddividono ogni traccia in porzioni di circonferenza dette blocchi (o record fisici) settore traccia testina Direzione di movimento della testina blocco Direzione di rotazione del disco (piatto) 1

2 I dischi magnetici Testina di lettura Traccia, Settore < 3, 4 >

3 I dischi magnetici La suddivisione della superficie di un disco in tracce e settori viene detta formattazione Il blocco è dunque la minima unità indirizzabile in un disco magnetico e il suo indirizzo è dato da una coppia di numeri che rappresentano il numero della traccia e il numero del settore I dischi magnetici consentono l'accesso diretto in quanto è possibile posizionare direttamente la testina su un qualunque blocco senza dover leggere quelli precedenti 3

4 I dischi magnetici Per effettuare un'operazione di lettura (scrittura) su un blocco è necessario che la testina si posizioni in corrispondenza dell'indirizzo desiderato Il tempo di accesso alle informazioni sul disco è dato dalla somma di tre tempi dovuti a: spostamento della testina in senso radiale fino a raggiungere la traccia desiderata (seek time); attesa che il settore desiderato si trovi a passare sotto la testina; tale tempo dipende dalla velocità di rotazione del disco (latency time); tempo di lettura vero e proprio dell'informazione 4

5 I dischi magnetici hard disk Una classificazione dei dischi magnetici è quella che distingue tra hard disk e floppy disk Gli hard disk sono dei dischi che vengono utilizzati come supporto di memoria secondaria fisso all'interno dell'elaboratore Supporto di metallo rivestito da una sostanza magnetizzabile Sono generalmente racchiusi in contenitori sigillati in modo da evitare qualunque contatto con la polvere Si usano più dischi con più testine 5

6 I dischi magnetici hard disk I dischi rigidi hanno capacità di memorizzazione elevata, si va fino a dischi con più di 100 Gbyte I dischi rigidi hanno velocità di rotazione elevata, si va fino a dischi con più di RPM (Round Per Minute) I dischi rigidi hanno tempi di seek medi bassi, si va fino a dischi con 3-4 ms di tempo medio di accesso 6

7 I dischi magnetici hard disk direzione di rotazione movimento testina R/W 7

8 Strato magnetico I dischi magnetici hard disk capello umano 80 micron impronta digitale 15 µm altezza di volo della testina 0.5 µm particella di fumo 6 µm particella di polvere 30 µm Piatto 8

9 I dischi magnetici floppy disk I floppy disk (dischetti flessibili) sono supporti rimovibili Ogni elaboratore è dotato di almeno una unità di lettura-scrittura detta drive, all'interno della quale l'utente può inserire i propri dischetti I floppy disk sono di materiale plastico (mylar) e ricoperti da un piccolo stato di sostanza magnetizzabile Sono protetti da un involucro in materiale plastico duro I tempi di accesso sono più alti di quelli dei dischi rigidi Oggi sono comuni floppy disk da 3.5 con capacità di memorizzazione di 1,44 MByte I floppy disk hanno velocità di rotazione bassa, si va fino a dischi con 360 RPM (Round Per Minute) 9

10 I dischi magnetici floppy disk Dischi Zip Realizzati in mylar Capacità di 100 o 250 MB Drive SuperDisk Capacità di 120 MB Può anche leggere i dischi da 1,44 MB HiFD Capacità di 200 MB Può anche leggere i dischi da 1,44 MB 10

11 I dischi ottici Le tecnologie dei dischi ottici sono completamente differenti e sono basate sull'uso di raggi laser Il raggio laser è un particolare tipo di raggio luminoso estremamente focalizzato che può essere emesso in fasci di dimensioni molto ridotte Il raggio laser viene riflesso in modo diverso da superfici diverse, e si può pensare di utilizzare delle superfici con dei piccolissimi forellini (PIT o AVALLAMENTI) 11

12 I dischi ottici FONTE LUMINOSA

13 I dischi ottici Ogni unità di superficie può essere forata o non forata e questo corrisponde ai due diversi valori dell unità di informazione elementare (bit) L'informazione contenuta su un'unità di superficie può essere letta guardando la riflessione del raggio laser proiettato sulla superficie stessa Aggregazioni di informazioni possono essere ottenute dividendo una superficie di grandi dimensioni in molte unità elementari, ognuna delle quali rappresenta un singolo bit 13

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15 I dischi ottici I dischi ottici vengono usati solitamente per la distribuzione dei programmi e come archivi di informazioni I dischi ottici hanno una capacità di memorizzazione inferiore rispetto ai dischi magnetici Le dimensioni tipiche per i dischi ottici utilizzati oggi vanno dai 650 MByte in su, fino a uno o più GByte I dischi ottici hanno costo inferiore e sono molto più affidabili e difficili da rovinare 15

16 I dischi ottici CD Compact Disk Capacità di MB CD-ROM CD-R CD-RW la scrittura è un'operazione complicata, che richiede delle modifiche fisiche del disco si usa un masterizzatore 16

17 I dischi ottici CD ROM ha una sola traccia a forma di spirale, la lettura dei dati avviene in modo sequenziale; i lettori di CD-ROM imprimono velocità di rotazione diverse che dipendono della tecnologia costruttiva la velocità di lettura si denota come multiplo della velocità dei primi lettori (150 kb/sec) per cui con 2X si denota una velocità di 300 kb/sec, con 48X si denota una velocità di 7,2 MB/sec, etc la velocità di rotazione arriva anche a RPM 17

18 I dischi ottici DVD (Digital Versatile Disk) o (Digital Video Disk) Capacità di 4,7 17 GB (in continuo aumento) Il lettore DVD costa poco più di un lettore CD e legge anche i CD DVD-ROM a sola lettura DVD-R scrivibili solo una volta DVD-RAM leggibili e scrivibili DVD-RW leggibili e scrivibili 18

19 Differenze tra CD e DVD 19

20 Collegamento al sistema Chi comanda il movimento della testina? Chi comanda la generazione del raggio laser? Chi si occupa di trasferire i dati letti in memoria centrale? Chi comanda la rotazione dei dischi? IL PROCESSORE? NO! 20

21 Controller dei dispositivi di memoria secondaria La CPU è liberata da questi compiti ed emette solo dei comandi verso questi dispositivi. Ad esempio: l indirizzo sul disco l indirizzo in memoria centrale il numero di blocchi consecutivi il tipo dell operazione: lettura, scrittura Ogni dispositivo di memoria secondaria è collegato ad un insieme di circuiti elettronici (detto CONTROLLER) che gestisce il coordinamento tra processore, memoria centrale e dispositivo in modo da garantire il corretto trasferimento di dati. Ogni controller è collegato al bus del sistema Ultra ATA (EIDE Enhanced Integrated Drive Technology) SCSI (Small Computer System Interface) 21

22 Interazione tra processore e memorie PROCESSORE CLOCK UC ALU HARD DISK %# # BUS MEMORIA CENTRALE %# # LETTORE CD_ROM 22

23 Altri dispositivi di memoria secondaria Nastri magnetici Carte di credito Smart-card ottiche 23

24 Il File System Esistono diversi tipi di supporti per la memorizzazione permanente delle informazioni: dischi magnetici (floppy disk, hard disk), dischi ottici (cd), nastri magnetici Un file è un insieme di byte che codificano una certa entità logica (testo, immagine, suono, programma, etc), organizzati secondo un certo formato, memorizzati su supporti di memoria secondaria. 24

25 Il file system

26 Il File System Il File System è quella parte del S.O. che si occupa di gestire e strutturare le informazioni memorizzate su supporti permanenti Il sistema operativo deve fornire una visione astratta dei file su disco e l'utente deve avere la possibilità di: identificare ogni file con un nome (filename) astraendo completamente dalla sua memorizzazione fisica (blocchi su disco rigido e localizzazione dei blocchi) avere un insieme di operazioni per lavorare sui file: creare o rimuovere un file, copiarlo, cambiargli nome, inserire informazioni in un file effettuare l'accesso alle informazioni mediante operazioni ad alto livello, che non tengono conto del tipo di memorizzazione (accedere ad un file memorizzato sul disco rigido oppure su un CD-ROM allo stesso modo) 26

27 Il File System avere la possibilità di strutturare un insieme di file, organizzandoli in sottoinsiemi secondo le loro caratteristiche, per avere una visione ordinata e strutturata delle informazioni sul disco in un sistema multi-utente, inoltre l utente deve avere dei meccanismi per proteggere i propri file, ossia per impedire ad altri di leggerli, scriverli o cancellarli i moderni sistemi operativi forniscono supporto per queste attività 27

28 Il file system Il file system deve tenere traccia di tutte le caratteristiche di file e sottoinsiemi di file (il nome, la dimensione, quali sono gli indirizzi dei blocchi sui quali sono memorizzati, etc.) Dove sono memorizzate queste informazioni? Una parte del disco rigido (un sottoinsieme di tracce) è riservato al sistema operativo per questi (ed altri) scopi N.B. Anche una parte della memoria centrale (RAM) è riservata alla memorizzazione del sistema operativo 28

29 Operazioni sui File Un insieme di operazioni minimale, presente in tutti i sistemi, è il seguente: creazione di un file cancellazione (rimozione) di un file copia di un file visualizzazione del contenuto di un file ad esempio sul video del terminale o in una finestra sul video stampa di un file lettura e modifica del contenuto di un file ridenomina di un file, per cambiare il nome ad un file visualizzazione delle caratteristiche di un insieme di file (dimensione, data di creazione e dell ultima modifica, vincoli di protezione, ecc.) 29

30 Organizzazione Gerarchica dei file Il numero di file che devono essere memorizzati su un disco può essere estremamente elevato Si ha quindi la necessità di mantenere i file in una forma ordinata Un unico spazio (contenitore) di file è scomodo perché le operazioni di ricerca di un file e di creazione di un nuovo file diventano onerose (non è possibile avere due file con lo stesso nome) L'idea è quella di raggruppare i file in sottoinsiemi (seguendo magari dei criteri di tipo logico) 30

31 Organizzazione Gerarchica dei file Tutti i sistemi operativi forniscono operazioni per creare delle directory (cartelle) Una directory (cartella) è costituita da un insieme di file I nomi dei file sono locali alle directory (si possono avere due file con lo stesso nome purché siano in due directory diverse) In questo modo l indice conterrà due tipi di oggetti: nomi di file e nomi di directory relazione1 relazione2 cartella-esami cartella-documenti-privati relazione3 { Rel-esame1 Rel-esame2 { Elenco-Appuntamenti Elenco-Indirizzi 31

32 Organizzazione Gerarchica dei file 32

33 Organizzazione Gerarchica dei file Applicazioni Elab_imm Photoshop.exe Elab_suoni Premiere.exe Elab_testi Winword.exe Floppy da 3,5 pollici (A:) Biblioteca Nodi Utenti Narrativa-Fra Narrativa-Ing Narrativa-Ita Bianchi libro1 libro2 libro1 libro2 libro3 libro1 libro2 libro3 Questa struttura viene chiamata albero Foglie Radice Pautasso Indice Rossi 33

34 Organizzazione Gerarchica dei file Se non esiste la strutturazione in directory, tutti i file possono essere identificati mediante il loro nome Nel caso di un organizzazione gerarchica a più livelli il nome non è più sufficiente ad identificare il file (nell esempio precedente esistono diversi file con lo stesso nome) Per individuare un file o una directory in modo univoco si deve allora specificare l'intera sequenza di directory che lo contengono, a partire dalla radice dell'albero 34

35 Organizzazione Gerarchica dei file Ad esempio il file libro1 di narrativa italiana è univocamente identificato dalla sequenza: A:\Biblioteca\Narrativa-Ita\libro1 La directory Pautasso di Utenti è identificata dalla sequenza: A:\Utenti\Pautasso il carattere \ (slash) viene usato come separatore. Una sequenza di questo tipo può essere vista come il cammino che si deve compiere per raggiungere un determinato file a partire dalla radice dell'albero, ed è chiamata pathname 35

36 Organizzazione Gerarchica dei file Un altro modo di individuare un file (o una directory) è basato sul concetto di posizione In questo caso per individuare un file o una directory in modo univoco si deve specificare l'intera sequenza di directory che lo contengono, a partire dalla posizione corrente 36

37 Organizzazione Gerarchica dei file Applicazioni Elab_imm Photoshop.exe Elab_suoni Premiere.exe Elab_testi Winword.exe Floppy da 3,5 pollici (A:) Biblioteca Narrativa-Fra Narrativa-Ing Narrativa-Ita libro1 libro2 libro1 libro2 libro3 libro1 libro2 libro3 Utenti Bianchi Pautasso Posizione corrente Indice Rossi 37

38 Organizzazione Gerarchica dei file Se la posizione corrente è A:\Biblioteca, il file libro1 di narrativa italiana è univocamente identificato dalla sequenza: Narrativa-Ita\libro1 Se la posizione corrente è A:\Utenti, la directory Pautasso è identificata dalla sequenza: Pautasso Per raggiungere un determinato file a partire dalla posizione corrente si utilizza il pathname relativo 38

39 Organizzazione Gerarchica dei file Per organizzare gerarchicamente i file, il sistema operativo deve fornire all'utente un insieme di operazioni sulle directory, per esempio: creare una nuova directory rimuovere una directory ridenominare una directory elencare il contenuto (l'insieme di file e sotto-directory) di una directory copiare o spostare i file da una directory ad un'altra 39