Sergio Scippacercola » 5.Le memorie, organizzazione dei dati e interfacce

Suggerimenti per la gestione delle due classi

Per gestire le due classi prevale il principio della minima occupazione della memoria centrale.

Come è illustrato nella figura a lato i  programmi vengono inseriti nella Memoria centrale solo quando è necessario prcedere alla loro esecuizione (in alto nella figura).

Così pure per i dati essi vengono trasferiti dalla memoria secondaria solo al bisogno (al centro della figura).

Inoltre per non occupare troppa memoria centrale è anche possibile registrare invece che tutto un programma,  “pezzi” di programma (qualora sia un programma segmentato) solo al bisogno (in basso nella figura).

Memoria centrale II

La memoria centrale   conserva le informazioni solo se il computer è  in funzione cioè è volatile.  La tecnologia più utilizzata  è la DRAM (Dynamic RAM). Con questa tecnologia la memoria conserva i dati per un periodo molto breve e deve essere aggiornata centinaia di volte al secondo (operazione di refreshing).

La memoria centrale è un insieme di celle o registri, costituite da un numero fisso di bit (da 8=1 byte a 64 bit= 8 byte)

Ogni cella (locazione di memoria) è singolarmente individuabile tramite il suo indirizzo e corrisponde ad una parola (word) di memoria. Il numero massimo di locazioni indirizzabili  è  detto capacità della memoria.

Memoria cache nel processore e tra processore e memoria centrale

Le memorie cache (figura a lato) affiancano la memoria centrale allo scopo di migliorare le prestazioni del sistema in termini di velocità. Sono caratterizzate da elevate prestazioni in termini di velocità.

La memoria cache può essere realizzata tramite un collegamento alla CPU (cache esterna detta anche  cache di secondo livello o cache L2).

Per aumentare ulteriormente le prestazioni una parte della cache può essere integrata nel chip del microprocessore (cache interna o L1).

Le memorie “cache”  sia interna (L1) che esterna (L2) hanno lo scopo di velocizzare il trasferimento dei dati dalla memoria principale (di tipo RAM) al processore.

Memoria secondaria: tecnologia e caratteristiche

Le TECNOLOGIE attuali sono: magnetica, ottica, elettronica,magneto-ottica

CARATTERISTICHE:

• non volatilità
• non casuali
• capacità elevata
• tempo di accesso elevato
• funzionalità di I/O
• trasferimento dati in Memoria centrale
• supporti fissi o rimovibili
• contenuto: archivi di dati (backup)

Caratteristiche dei supporti

Densità -> Numero di caratteri/area unitaria

Capacità -> Numero totale di caratteri sul supporto

Tempo di accesso necessario ad effettuare una operazione di lettura/scrittura

Tipi di Record

Record fisico: Insieme dei campi letti o scritti da/su un supporto con un’unica operazione.

Si parla di record fisico quando ci si riferisce alla quantità strutturata di byte, oggetto di una singola operazione di lettura o scrittura su memoria di massa, effettuata dal sistema operativo; le caratteristiche del record fisico non sono determinate dall’utente, ma dal sistema operativo e dal tipo del supporto di memoria.
Record logico: insieme dei campi riferiti allo stesso soggetto ma residenti su vari supporti

Si parla di record logico con riferimento ad un insieme di informazioni riferito ad un unico soggetto. Per esempio in un archivio anagrafico della cittadinanza, un recordo logico è costituito dall’insieme dei dati di un singolo cittadino (nome, cognome, sesso, data di nascita, residenza, etc.) ognuno di questi dati viene memorizzato in un campo del record; ciascun campo è caratterizzato dal suo nome, dal tipo di dati che è destinato a contenere e dallo spazio che gli viene riservato in memoria. Le caratteristiche del record logico sono quindi determinate in fase di progetto, per rispondere ai fabbisogni informativi degli utilizzatori.

Tipi di organizzazione

Organizzazione di tipo sequenziale:

i record (con i relativi identici campi) sono registrati in successione.

Tipi di organizzazione

Organizzazione di tipo Indexed Sequential (sequenziale con indici):

i record sono sempre registrati sequenzialmente ma possiedono un campo che viene dichiarato “chiave” del record. Inoltre, viene generato un file, il file degli indici, dove si ritrova la “chiave” associata alla posizione del record dove si trova la stessa chiave.

Tipi di organizzazione

Organizzazione di tipo “casuale”:

i record sono registrati e ricercati sulla base di una “relazione” che lega il campo chiave con la posizione del record nel file.

Tecniche di accesso

Ovviamente un aspetto correlato all’organizzazione in fase di scrittura, è quello della ricerca e lettura di uno specifico record precedentemente memorizzato, si parla in tal caso di tecniche di accesso ai dati. In corrispondenza delle organizzazioni esistono tre tipi di

1. accesso sequenziale.
2. accesso con chiave.
3. accesso diretto.

Nella tecnica di accesso sequenziale si accede al record richiesto, dopo aver esaminato tutti i precedenti. Si attua cioè una scansione in sequenza fino ad arrivare al record ricercato.
Nella tecnica sequenziale con chiave, si cerca il valore della chiave nel file degli indici e si preleva in corrispondenza, la posizione del record. Il reperimento del singolo record risulta più veloce, in quanto la ricerca nel file degli indici è più rapida che nei file dei dati.
Nella tecnica di accesso diretto si applica all’informazione richiesta un algoritmo che consente di determinare la posizione del record sul supporto di memoria.

Supporti (dischi)

• Tempo Posizionamento su traccia: seek time
• Tempo posizionamento su settore: Tempo di latenza

Supporti (nastri)

I nastri sono ricoperti da uno strato di materiale magnetico. Ogni punto può essere magnetizzato con polarità Nord o Sud (frecce in figura) a cui si può associare un valore 0 o 1, successivamente rilevabile con una testina di lettura.

Interfacciamento tra processore e unità periferiche

Interfaccia parallela (Centronics) o seriale

Gli standard o insieme di regole di interfacciamento definiscono le caratteristiche fisiche, elettriche e logiche dell’interfacciamento:

• RS-232
• USB (Universal Serial Bus – 400 Megabit/sec)
• Wireless (1 Megabit/sec)

DMA: modalità di accesso diretto alla memoria e relativo controllore per trasferimento diretto dei dati tra periferiche e memoria (controllore di DMA).

Elenco dei dispositivi di ingresso-uscita

Le periferiche sono dispositivi che ci permettono di interagire con l’elaboratore.

• INPUT:
  • Tastiera – Mouse – Trackball – Touchpad – Penna fotoelettrica – Convertitori analogico-numerici – Scanner
  • Lettori ottici – Unità vocali
• OUTPUT:
  • Video (CRT 1024 X 768 PIXEL) STANDARD SVGA
  • Video cristalli liquidi (lcd)
  • Stampanti laser ed a getto di inchiostro
  • Stampanti ad aghi
  • Dischi, dischetti, nastri
  • Plotter – Unità audio
  • Convertitori analogico-numerici
• INPUT/OUTPUT: Modem

ATI

• ATI è l’acronimo di Array Technology Industry, una società canadese che produce schede grafiche.
• Radeon è il nome di una serie di processori grafici (GPU) che è stata prodotta da ATI a partire dal 2000.