Organizzazione della memoria

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1 Memorizzazione dati La fase di codifica permette di esprimere qualsiasi informazione (numeri, testo, immagini, ecc) come stringhe di bit: Es: di immagine Le informazioni, una volta codificate possono essere manipolate dai calcolatori La memorizzazione delle informazioni e una fase molto importante durante l elaborazione Memorizzazione temporanea Memorizzazione definitiva su supporti (dischi, nastri, memorie flash, ecc) 1/14 Organizzazione della memoria In ogni calcolatore possiamo identificare essenzialmente tre tipi di memoria: MEMORIA PRINCIPALE MEMORIA DI MASSA MEMORIA DI SOLA LETTURA READ ONLY MEMORY (ROM) La memoria nei calcolatori ha il compito di rappresentare i bit che costituiscono l informazione attraverso qualche dispositivo fisico Circuiti elettrici (condensatori) Particelle magnetiche Superfici riflettenti 2/14

2 Memoria(1) In linea di principio, una memoria può essere vista come un insieme di celle alle quali sono associati indirizzi univoci. Le operazioni di archiviazione e recupero di un dato in memoria consistono nella scrittura e nella lettura del dato in una cella di cui si specifica l indirizzo. Indirizzo bit = byte 3/14 Memoria(2) All interno di ogni cella i bit vengono memorizzati in maniera ordinata: Si identifica un estremità di ordine basso e una di ordine alto I bit nell estremità di ordine basso vengono detti bit meno significativi I bit nell estremità di ordine alto vengono detti bit più significativi Estremità di ordine alto bit più significativi Estremità di ordine basso bit meno significativi 4/14

3 Memoria principale Contiene dati temporanei relativi alla elaborazione corrente: istruzioni da eseguire, operandi, risultati, ecc. E detta anche volatile Spegnendo il computer i dati in essa contenuti vengono persi. Viene gestita direttamente dal processore e per questo il tempo di accesso ai dati influenza significativamente le prestazioni del computer. Il tempo di accesso dipende a sua volta da diversi fattori: La distanza fisica tra la memoria e l unità di elaborazione Il parallelismo del trasferimento dei dati Il tempo necessario a reperire il dato all'interno della memoria In generale, tanto più grande è una memoria tanto più distante essa si trova dal microprocessore e tanto più lento è il suo tempo di accesso. 5/14 Struttura della memoria principale Organizzazione a piramide: REGISTRI CACHE DIMENSIONE VELOCITA RAM MEMORIA VIRTUALE 6/14

4 Elementi memoria principale(1) REGISTRI: Interni all unita di elaborazione Contengono operandi e risultati dell'operazione correntemente svolta dall elaboratore Hanno tempi di accesso trascurabili Poche centinaia di byte CACHE: Piccole memorie interne (o vicine) al microprocessore Memorizzano dati temporanei utilizzati di recente che molto probabilmente saranno presto riutilizzati Tempi di accesso rapidissimi Inferiori a 1MB 7/14 Elementi memoria principale(2) RAM (Random Access Memory) E posta sulla scheda madre e dialoga con il microprocessore attraverso un BUS Più lenta della cache Dimensioni multiple di 8MB (128MB, 256MB, 512MB, ecc) MEMORIA VIRTUALE: Si trova alla base della piramide Generalmente e costituita da uno file (file di swap) o uno spazio dell'hard disk utilizzato come estensione ideale della memoria principale Può avere dimensioni superiori al GB Tempi di accesso sono molto superiori a quelli della RAM Può essere anche esterna al computer 8/14

5 La memoria RAM RAM (Random Access Memory) Indirizzo I dati immagazzinati possono essere utilizzati in maniera casuale accedendovi tramite l indirizzo E una memoria volatile, se viene alimentata da corrente mantiene i dati memorizzati, altrimenti no memoria temporanea SRAM (Static Ram) DRAM (Dynamic Ram) DDR RAM (Double data rate RAM) 9/14 Memoria di massa Contiene grandi quantità di dati da memorizzare a lungo termine. E detta non volatile perché mantiene i dati memorizzati anche spegnendo il computer. E gestita dall utente attraverso il software. Tipici dispositivi di memoria di massa sono: Dischi magnetici: hard disk e floppy disk. Nastri magnetici: nastri di backup Dischi ottici o compact disk: CD, DVD Memorie flash: pen drive 10/14

6 Dischi magnetici Le testine di lettura e scrittura sono poste sopra e sotto il disco Mentre il disco gira ogni testina descrive un cerchio chiamato traccia Ogni traccia e suddivisa in settori all interno dei quali vengono memorizzati i bit Ciascuna traccia contiene lo stesso numero di settori Ogni settore contiene un numero prestabilito di bit (512 o 1024 byte) I bit all interno di un settore sono memorizzati in modo più compatto nei settori vicini al centro del disco 11/14 Capacità dei dischi magnetici La capacità dei dischi magnetici dipende: Dal numero di piatti (dischi) utilizzati Dalla densità con cui sono disposto settori e tracce 12/14

7 Prestazioni dei dischi magnetici Le prestazioni dei dischi vengono influenzate da: Velocità di posizionamento delle testine Velocità di rotazione del disco Tempo di accesso ad un settore Velocità di trasferimento dei dati Caratteristiche dei dischi attuali Posizionamento testine = 2-5ms Velocità rotazione = giri/min-1 Tempo di accesso = 5-10ms Velocità di trasferimento = MB/sec 13/14 Dischi ottici (Compact Disk) Sono dischi di circa 12 cm di diametro costituiti di materiale riflettente Le informazioni sono memorizzate su di una singola traccia divisa in settori La traccia si avvolge a spirale sul disco partendo dall esterno fino ad arrivare al centro. Ogni settore contiene 2KB di dati o 1/75 di secondo di musica La densità di memorizzazione non cambia per i settori esterni rispetto a quelli interni Per avere un flusso di dati costante e necessario variare la velocità del disco in relazione alla posizione di lettura/scrittura 14/14