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Sia dato una memoria della capacità di 1 GB, avente tempo di accessodi 50ms e velocità di trasferimento di 20 MB/sec. Si vuole ricopiarel’intero contenuto su un’altra memoria identica, montata sullo stessocalcolatore. Sapendo che il trasferimento avviene a blocchi di 512kB, quanto tempo è necessario a completare la copia?

Soluzione

Il numero di settori è 1GB/512kB=1*1024*1024/512=2048Il tempo per trasferire 1 settore = 50 ms + (512 kB/20MB)s=50 ms + (512/20*1024)s=50ms+ 0.025s=50ms+25 ms=75msTempo totale = 2*(2048*75)ms=307s

Elementi di informatica

La memoria di massaLa gestione dell’I/O

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Memoria di massaLe memoria RAM e cache perdono il loro contenuto quando il PC

viene spentoIl PC deve avere supporti di memorizzazione che consentano la

memorizzazione di grandi quantità di dati (di massa) e mantengano i dati anche dopo lo spegnimento

I supporti di memorizzazione di massa sono molto più lenti della RAM (circa 100.000 volte) ma molto più capienti.

categorie di memorie di massa:1. magnetiche: floppy disk, hard disk, nastri DAT2. ottiche: CD, CD-RW, DVD3. flash memory: smart cards

I nastri e i dischi magnetici

Sono costituiti da un supporto ricoperto da un sottile strato di materiale magnetico le cui condizioni di memorizzazione consentono di memorizzare i dati;

Le operazioni di lettura/scrittura sono effettuate tramite una testina che può rilevare ed eventualmente modificare lo stato di magnetizzazione

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Dischi magneticiSono piatti d’alluminio (o di altro materiale) ricoperti di

materiale ferromagnetico.Fattore di forma (diametro)

Sempre più piccolo (consente velocità di rotazione maggiori)3,5 pollici per i sistemi desktop e fino a 1 pollice per i mobili.

Testina di un disco (strumento di lettura / scrittura)È sospesa appena sopra la superficie magneticaScrittura: il passaggio di corrente positiva o negativa attraverso la testina magnetizza la superficie;Lettura: il passaggio sopra un’area magnetizzata induce una corrente positiva o negativa nella testina.

Struttura di una unità disco

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Tracce e settoriTraccia (track): sequenza circolare di bit scritta mentre il

disco compie una rotazione completa;La larghezza di una traccia dipende dalla dimensione della testina e dall’accuratezza con cui la si può posizionare; la densità radiale va da 800 a 2000 tracce per centimetro (5-10 um per traccia);Tra una traccia e l’altra c’è un piccolo spazio di separazione (gap)

Settore (sector): parte di una traccia corrispondente a un settore circolare del disco

Un settore contiene 512 byte di dati, preceduti da un preambolo, e seguiti da codice di correzione di errore;La densità lineare è di circa 50-100 Kbit per cm (0,1 – 0,2 um per bit)Tra settori consecutivi si trova un piccolo spazio (intersectorgap)

Formattazione: operazione che predispone tracce e settori per la lettura/scrittura Un 15% circa dello spazio disco si perde tra gap preamboli e codici di correzione degli errori.

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Prestazioni dei dischiTempo di accesso (ms o10-3s)

Seek timeLa testina deve arrivare alla traccia giusta;Dipende dalla meccanica (5-15 ms, 1 per tracce adiacenti)

LatencyIl disco deve ruotare fino a portare il dato nella giusta posizione;Dipende dalla velocità di rotazione (5400-10800 RPM 2,7-5,4 ms)

Transfer rate (MBps)Velocità di trasferimento del disco

Dipende dalla velocità di registrazione e dalla densitàdi registrazioneUn settore di 512 byte richiede fra 25 e 100usec (5-10 MB/sec)

Hard disk

Un tipico hard disk è alloggiato all’interno di un disk drive dove si trovano più dischi sovrapposti a distanza di pochi millimetri;

Le testine sono posizionate tra un disco e l’altro;

Un motore viene utilizzato per far ruotare i dischi e tutti gli elementi elettronici necessari per il controllo e le operazioni di lettura scrittura

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Hard disk

Alcuni sono equipaggiati con interfacce veloci di ingresso uscita dette SCSI (Small Computer Standard Interface)

Floppy diskFunzioni:

Distribuzione software su larga scala (avvento dei PC)Archiviazione dati;

Struttura analoga a quella di un disco magneticoIl disco si ferma quando non è operativoL’avvio della rotazione comporta un ritardo di ½sec;

Caratteristiche tipiche di un floppy da 3,5”Capacità di 1.44 MBTracce x Settori: 80 x 18RPM= 300Velocità di trasferimento di 500Kbps

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Memorie FlashUna memoria flash, o flash memory, è una memoria permanente riscrivibile organizzata a blocchi, ovvero un circuito semiconduttore sul quale è possibile immagazzinare dati in forma binaria mantenendoli anche in assenza di alimentazione.

Trattandosi di un circuito elettronico, non presenta alcuna parte mobile, ed è per questo motivo piuttosto resistente alle sollecitazioni e agli urti, ed inoltre è estremamente leggero e di piccole dimensioni.Questo tipo di memoria portatile èparticolarmente indicato per la trasportabilità, èinfatti molto usato

nelle fotocamere digitali, nei lettori di musica portatili,nei cellulari, nei pendrive, nei palmari, nei moderni PC portatili e in molti altri dispositivi che richiedono un'elevata portabilità e una buona capacità di memoria per il salvataggio dei dati.

La memoria di massa ottica: i dischi

Lettura ottica basata sulla riflessione (o sulla mancata riflessione) di un raggio laser.

Densità di registrazione più alte dei dischi magnetici.

Creati in origine per registrare i programmi televisivi, poi usati come dispositivi di memoria nei calcolatori.

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Compact Disk - CD

Lettura di un CD

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CD ReWriteable (CD RW)

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Digital Versatile Disk (DVD)

Diversi formati di DVD

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Nastri magnetici

Struttura di un calcolatore

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La connessione dei dispositivi di I/O

L’interfaccia• traduce i segnali interni al calcolatore in modo

comprensibile alla periferica• mantiene informazioni sullo stato della

periferica

La periferica• È connessa all’interfaccia tramite porte di I/O

(mouse, tastiera, ..)• Oppure, è integrata insieme all’interfaccia

internamente al calcolatore (dischi, schede di rete..)

Collegamento periferica-calcolatore

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Gestione dell’I/O

La gestione dell’interazione con le periferiche per le operazioni di I/O può essere effettuata con tre modalità:

• Controllo da programma;• Interruzione;• DMA (Direct Memory Access);

Esigenze

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A controllo di programma

Il processore controlla direttamente le operazioni di I/O.esegue personalmente tutti i trasferimenti dalla RAM alle periferiche e viceversa

Esegue un ciclo di polling

A interruzione

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DMA