Lezione 3 - Architettura del computer

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Lezione 3 - Architettura del computer
Lezione 3
ARCHITETTURA: JOHN VON NEUMANN (1946)
INPUT
OUTPUT
MEMORIA
CPU
Bus
MEMORIE
RAM (Random Access Memory). Memoria Centrale, Memoria di Lavoro, Memoria
principale.
Consiste in una matrice di celle che può essere letta e scritta. Volatile
• Fornendo un INDIRIZZO (exadecimale) di memoria restituisce alla CPU il
dato/Istruzione contenuto nella locazione. Ogni cella contiene 8, 16, 32, 64 bit a
seconda del processore.
• Tempo di accesso è uguale per tutte le celle: tempo tra l’istante in cui si presenta
l’indirizzo in ingresso e quello in cui appare il dato in uscita ~ ns ( HD µs)
• Velocità trasferimento dati da/per la RAM è di alcuni GB/s ( HD = 30-40 MB/sec)
Memoria RAM Consigliata 64 MB; 128 MB; 256 MB; 512 MB; 1 GB;
ATTENZIONE: il Kilo (k) informatico NON è 103 ma 210 = 1024
il Mega è
220 = 1024*1024=1.048.000
1 KB di memoria si riferisce a 1024 locazioni di memoria da 8 bit ciascuna , oppure
512 locazioni di memoria da 16 bit.
ROM (Read Only Memory) memoria che contiene informazioni e istruzioni inserite
dal produttore. Non è volatile. Es: BIOS ( Basic Input Output System)
BIOS è un programma eseguito automaticamente dal computer all’accensione (
autodiagnosi ) per verificare se le periferiche sono connesse e caricare nella RAM il
Sistema Operativo.
Se la ROM è cancellabile (con UV) e riprogrammabile è una EPROM ( Erasable
Programmabe ROM).
Se è riprogrammabile da utente (aggiornamento del BIOS ) si chiama EEPROM
(Electronic EPROM)
Dispositivi Memorizzazione di Massa
HARD DISK (HD Memoria di massa),Disco Rigido e Fisso. NON Rimovibile, NON
Volatile. Generalmente è Interna, se Esterna collegata con PC tramite USB. Composto
di più dischi rigidi paralleli e da più testine di lettura e scrittura su entrambi i lati di ogni
piatto. Accesso casuale (diretto).
Capacità 40 - 300 GB.
Tempi di accesso: ~ µs ;
Nel PC c'è una Scheda Controller fornita dal costruttore dell'HD che controlla il
funzionamento dell'HD e del Floppy Drive nelle operazioni di scrittura e lettura.
FLOPPY DISK è un disco ricoperto di materiale magnetico su cui è possibile ‘scrivere’
o ‘leggere’ sequenze di bit. È Rimovibile e Permanente. Sensibile Caldo. C. Magnetici.
Tempo accesso 170 ms. Protezione da scrittura con slitta.
Durante la FORMATTAZIONE viene diviso in circonferenze concentriche (TRACCE;
PISTE) e in un certo numero di (SETTORI) da 512 B. Più settori si chiamano Cluster.
Il cluster è la unità minima di memorizzazione; anche se si memorizza un solo byte si
consuma un cluster.
Nel Settore 0 viene memorizzata la FAT (File Allocation Table) per il DOS
e la VFAT per Windows.
Contiene la struttura delle directory e dei cluster che memorizzano i file.
3,5" DSHD ( doppia faccia alta densità) 1,44 Mbyte ( 80 Piste; 18 Settori) x 2 facce
Con la corrente che attraversa la testina si orientano le particelle di ferro contenute sulla
superficie del floppy. Per ogni bit si creano due bande.
Se il bit è un 1 binario, dopo aver creato la prima banda si inverte la corrente nella
bobina in modo che nella seconda banda le particelle magnetiche vengono orientate in
direzione opposta.
Se il bit è uno 0 binario, le particelle nelle due bande sono allineate nella stessa
direzione.
Nella lettura la testina scorre sopra il disco attraversando i minuscoli campi magnetici
prodotti dalle bande del disco. Nella testina si genera una corrente elettrica la cui
direzione dipende dalla polarità delle bande. Rilevando la direzione della corrente, il
computer può stabilire se la testina sta passando su un 1 o su uno 0.
CD-ROM Sola lettura ( Compact Disk Read Only Memory).. Supporto per i
programmi. I CD hanno capacità di 650 MB; 700 MB;
• Affidabili
• Poco costosi
Il lettore CD del PC legge anche i CD audio.
Es: CD da 700 MB ( 20kHz*8campioni/ciclo*60sec/min*74min) ( 74 minuti di musica).
CD-R (Compact Disk Recordable) E’ possible scrivere una sola volta anche in più
sessioni fino ad esaurimento della capacità. Sul supporto è indicata la velocità massima
di scrittura 1x ; 4 x
CD-RW ( Compact Disk ReWritable ) E’ possibile scrivere e cancellare dati utilizzando il
supporto fino a 1000 volte. Sul supporto è indicata la velocità massima di scrittura 1x; 4
x.
I primi lettori di CD-ROM leggevano 150 KB/sec che è la velocità di lettura dei CD
audio ( x1). CD 52x Significa che il lettore legge i dati alla velocità di 52 x 150 KB/sec.
Il lettore legge dati a grande velocità ( Buffer) poi si ferma per permettere al PC di
riprodurli alla velocità costante richiesta dalla riproduzione audio e quindi riprende la
lettura.
Il CD è costituito da un disco di policarbonato sul quale è sovrapposto uno strato di
materiale colorato verde e quindi un sottile strato d’alluminio (oro). Infine vi è uno strato
di vernice antigraffio.
Nella fase di scrittura il materiale verde assorbe facilmente la luce laser (λ=790 nm ) e
deformandosi ( stripe-pit ) deforma in modo permanente lo strato di alluminio (oro )
Sulla superficie si alternano aree piane (land-1) che riflettono il fascio verso il rivelatore
e rilievi (pit-0) dove il fascio viene diffuso.
Le copie personali di CD-ROM si riproducono con il Masterizzatore che legge e scrive.
Masterizzatore CD 48x/24x/52x . Significa che è in grado di :
Scrivere su CD-R alla velocità di 48 x 150 KB/sec
Scrivere su CD-RW alla velocità di 24 x 150 KB/sec
Leggere da CD-ROM a 52 x 150 KB/sec.
La velocità minore fra quella di scrittura indicata sul supporto e quella del
masterizzatore sarà la effettiva velocità di scrittura.
Il motore del CD-ROM varia il numero giri/sec in modo che, indipendentemente dalla
distanza radiale del lettore, la parte di disco esplorata abbia sempre la stessa velocità
periferica e quindi i settori (512 B) abbiano tutti la stessa lunghezza .
Nell'HD invece è costante la velocità angolare, la velocità periferica delle tracce esterne
è maggiore di quelle interne e i settori esterni sono più lunghi. Spreco di spazio ma ho
massima velocità di recupero dei dati.
Nei CD-ROM i dati sono immagazzinati in un'unica spirale che dal centro evolve verso
la periferia. Il solco a spirale ha un andamento ondulato con una frequenza che varia
con continuità lungo la spirale. Da questa frequenza il lettore risale alla posizione della
testina sulla superficie del disco.
Nel CD-ROM non esiste la FAT come nei floppy. Il PC che invia i dati da memorizzare
crea automaticamente un indice dei contenuti
DVD-ROM ( Digital-Versatile-Video Disk-ROM). DVD a sola lettura. Prodotti con
tecnologia simile ai CD-Rom ma in grado di accogliere fino a 17 GB.
DVD-R o DVD+R ( DVD-Recordable) Scrivibili una sola volta in formato + o – non
compatibili. Sul DVD e’ indicata la velocità max di masterizzazione
DVD-RW o DVD+RW ( DVD-ReWritable) Rescrivibili più volte in formato + o -.
E’ indicata la velocità max di masterizzazione
Un lettore DVD 16x/48x significa che
Legge DVD-ROM alla velocità di 16 x 150 KB/sec
Legge CD-ROM alla velocità di 48 x 150 KB/sec
Masterizzatore DVD ha sei velocità di funzionamento
Le prime tre per scrittura / riscrittura / lettura di un DVD
Le seconde tre per scrittura / riscrittura / lettura di un CD
USB Flash; Penne USB E’ riscrivibile elettronicamente ( EEPROM) ed è riconosciuto
dal sistema operativo come un piccolo HD.
64; 128; 256; 512 MB; 2 GB
Velocità media
Costo medio
Molto affidabile