La memoria- parametri di...

AA 2001/2002© Morpurgo, Ornaghi, Zanaboni

Laboratorio di Informatica - Lezione 3 - parte ILa memoria - La rappresentazione delle informazioni

2

La memoria-parametri di caratterizzazione

• velocità• di accesso, misurata in base al tempo impiegato dal

processore per accedere ad uno specificatoindirizzo

• di trasferimento, misurata in base alla quantità didati trasferita in una unità di tempo. È anchechiamata larghezza di banda, e si misura in bit/sec.oppure byte/sec.

Un dato dispositivo di memoria è caratterizzato da :



3


• capienza, cioè la quantità di byte che puòcontenere

• costo, misurato in migliaia di lire per byte• modalità di accesso, cioè la possibilità di:

• reperire le informazioni memorizzate (accesso inlettura)

• modificare le informazioni memorizzate (accesso inscrittura)



4


• volatilità, cioè la possibilità di mantenere ilproprio contenuto anche in mancanza dialimentazione elettrica:• Le memorie volatili perdono il contenuto in

assenza di alimentazione elettrica• Le memorie permenenti lo mantengono (non in

eterno, ma per un tempo che dipende dal tipo didispositivo: decenni o più).



5

La memoria-gerarchia

• Esiste una dipendenza inversa tra costo direalizzazione e velocità del dispositivo.

• Per questo motivo la memoria di uncomputer è distribuita su dispositivi hwdiversi, che nel loro insieme costituiscono ilsistema di memoria del computer, dettogerarchia di memorie.



6

La memoria -gerarchia

• Ai livelli più alti della gerarchia di memorieci sono le memorie più veloci ma piùcostose.

• Ai livelli più bassi ci sono quelle piùeconomiche



7

La memoria- uso della gerarchia• Se voglio prepararmi un piatto di spaghetti guardo se ne ho

nella dispensa; se non ne trovo lì allora devo andare dalpanettiere sotto casa perdendo un po’ di tempo in più; senon ne trovo neanche lì devo andare al supermercato, doveperderò ancora più tempo.

Analogamente:• Quando il processore ha bisogno di un dato, prima guarda

se è presente nella memoria veloce cache; se non lo trova lìlo va cercare nella memoria centrale un po’ più lenta , senon c’è neanche lì, lo va a cercare sul disco fisso che hatempi di accesso e trasferimento superiori.



8

La memoria -gerarchia

• I registri del processore (ciascuno di 32 bit )• La memoria cache (256 Kbyte)• La memoria centrale (128 Mbyte)• Il disco fisso (20 Gbyte)• I supporti a lettura ottica (CD-ROM)• I supporti magnetici (dischetti, zip)

I livelli di memoria presenti nella configurazionestandard di un PC di oggi sono:



9

Le memorie volatili• Le memorie volatili sono memorie elettroniche,

realizzate con la tecnologia dei circuiti integrati(VLSI, very large scale integration)

• Sono indicate con il termine RAM (RandomAccess Memory) perché l’accesso ad una cella dimemoria richiede un tempo indipendente dallaposizione in cui la cella risiede.

• La memoria centrale, la cache e i registri delprocessore sono memorie volatili



10

Le memorie volatili



11

Le memorie permanenti

Le memorie permanenti si dividono in dueclassi:

• Le memorie di sola lettura (ROM: read onlymemory), cioè dispositivi il cui contenuto,una volta immagazzinato, è inalterabile.

• Le memorie di lettura e scrittura, i cuicontenuti possono essere letti e anchecambiati nel tempo



12

Le memorie permanentiLe memorie su supporto magnetico (dischetti,dischi, nastri)

• Scrittura e lettura• Accesso sequenziale e lento• Basso costo



13


• Le memorie ottiche (CD-ROM, DVD)• Accesso sequenziale ma veloce• Di sola lettura (per il momento)• Basso costo



14


• Esiste anche una memoria non volatilerealizzata con tecnologia elettronica e disola lettura: è la ROM, che contieneinformazioni di vario tipo che servono perl’esecuzione di particolari funzioni, comel’avvio del computer o la diagnosi delfunzionamento delle periferiche.



15

Memorie: confronti

Nota: ns=nanosecondi=10-9 sec.



16

La memoria centrale

• Quando il computer è spento tutte leinformazioni risiedono sul disco fisso.

• Appena lo si accende tutte le informazioninecessarie al suo funzionamento vengonotrasferite dalla ROM e dal disco fisso allamemoria centrale.



17

La memoria centrale• In particolare, il sistema operativo, che a computer

spento risiede sul disco fisso, viene copiato nellamemoria centrale, e lì ci rimarrà fino a quandoverrà spento il computer.

Programmiapplicativi e

datiMem

oria

Cen

trale

Zona riservata alsistema operativo



18

La memoria cache

• La memoria cache è utilizzata comepassaggio intermedio tra la memoriacentrale e il processore e contieneinformazioni che il sistema operativo divolta in volta ritiene più urgenti e utili.



19

…

registroregistro

registro

processore

Mem

oria

cent

rale

cache

Discorigido

ROM

bus

Interfaccia alle periferiche



20

La memoria virtuale• Le dimensioni della memoria centrale sono

relativamente piccole, e spesso succede chei programmi applicativi o i file di datiabbiano dimensioni superiori allo spaziodisponibile nella RAM.

• Situazioni di questo tipo si verificanosoprattutto quando un utente richiede dilavorare con più di una applicazione“contemporaneamente”.



21

La memoria virtuale

Applicazione 1

dati usati da Applicazione 1

Applicazione 2

Parte di mem

oria rimasta libera

come gestirequesta

situazione?


Non c’è spazio !

Disco fissoSistemaoperativo

Memoriacentrale


Applicazione 3

File da caricare in memoria centrale



22

La memoria virtuale• In questi casi il sistema operativo dovrebbe

impedire l’apertura di nuovi programmi permancanza di memoria.

• Una soluzione meno drastica consiste nelpermettere al sistema operativo di utilizzare unazona del disco fisso come “espansione” dellamemoria centrale, e di usarla come depositotemporaneo di alcune informazioni contenute nellamemoria centrale.



23

La memoria virtuale- swapping• La parte di disco fisso dedicata a questa

funzione di memoria virtuale è detta area diswap, e non è accessibile da parte dell’utente.

• Il sistema operativo sceglie quali parti dellamemoria centrale scaricare temporaneamentenell’area di swap e quali parti dell’area diswap riportare in memoria centrale



24

La memoria virtuale-swapping


Trasferiti in area di swap


Applicazione 3


Memoriacentrale

Area di sw

ap


Applicazione 1

Applicazione 2




25

La memoria virtuale- swapping




Memoriacentrale


File caricato inmemoria centrale

Applicazione 3

Area di sw

ap

Applicazione 1

Applicazione 2



26

La memoria virtuale- paging

• I problemi non sono completamente risoltise si cerca spazio contiguo nella memoriacentrale.

• Ecco un caso tipico non risolto applicandosemplicemente lo swapping:



27


Applicazione 1


Parte di mem

oria rimasta libera

Spaziosufficiente ce nesarebbe, ma non

contiguo


Memoriacentrale


Applicazione 3




28


• La soluzione consiste nel gestire i file apagine, permettendo il trasferimento dialcune pagine dalla e nella memoriacentrale al posto dei file interi.



29


Applicazione 1


Parte di mem

oria rimasta libera



Applicazione 3- pag 1


Applicazione 3- pag 2Applicazione 3- pag 3Applicazione 3- pag 4

Memoriacentrale



30


Applicazione 1




Applicazione 3- pag 1Applicazione 3- pag 2



Area di sw

ap

Pagine del filecaricate in pagine

di memoriacentrale

Memoriacentrale



31

La memoria virtuale• La combinazione di paginazione e swapping

permette un utilizzo ottimizzato della memoriacentrale.

• Il sistema operativo di volta in volta decide qualipagine scaricare dalla memoria centrale all’area diswap e quali portare dall’area di swap in memoriacentrale.



32

La memoria virtuale

• L’utente può accorgersi di una page fault(cioè del fatto che la pagina richiesta non èpresente nella memoria centrale) durantel’utilizzo di una applicazione, perchépercepisce un ritardo tra un comandoinviato al computer e la risposta

• Ciò è dovuto al fatto che l’algoritmo digestione della memoria è abbastanzacomplesso.



33

La memoria virtuale Infatti il sistema operativo deve:• scegliere quali pagine trasferire in base all’uso che

l’utente ne sta facendo• mantenere aggiornate le tabelle che tengono

traccia della corrispondenza tra indirizzi logici(cioè la sequenza di pagine di un dato file) eindirizzi fisici (cioè la loro posizione nellamemoria fisica)

La memoria- parametri di...

Documents

Transcript of La memoria- parametri di...