15Maggio_Cesari

Appunti di Fondamenti di Informatica,
Lezione del 15-05-2014
di Cesari Ivan e Salvatore Penta
La Persistenza dei File
Il modello della Macchina di Von Neumann presuppone la presenza di un componente, la
Memoria Centrale, all'interno del quale poter allocare i dati di cui necessita l'unità di
elaborazione: il problema fondamentale, però, è dato dal fatto che tale memoria è volatile,
ovvero il suo contenuto viene perso una volta che il calcolatore viene spento.
È per questo motivo che è divenuta necessaria la costruzione di dispositivi, detti Memorie di
Massa, in grado di accumulare al proprio interno i dati e di conservarli anche al di fuori
della sessione di uso del computer, affinché il suo spegnimento non provochi la perdita dei
dati su cui si sta lavorando.
P
M
I/O
Bus di Sistema
I dati vengono dunque salvati all'interno della Memoria di Massa, persistendo dunque alle
sessioni di utilizzo del calcolatore.
La Classificazione dei Dati
Tutti i dati possono essere classificati secondo tre categorie principali:
•
•
•
Dati non strutturati (NS);
Dati semi-strutturati (SS);
Dati strutturati (S).
Per quanto riguarda i dati strutturati, essi vengono gestiti attraverso il DBMS (DataBase
Management System) e sono caratterizzati da una struttura rigorosa e dalla presenza,
talvolta, di metadati, ovvero di dati necessari per la descrizione di altri dati. Ne sono un
esempio le tabelle costruite attraverso il linguaggio SQL.
Per quanto riguarda invece i dati non strutturati e i dati semi-strutturati, essi vengono
descritti attraverso i File, ovvero “contenitori” di informazione codificata secondo bit (o
byte).
Rappresentazione dei bit
Come già detto nelle lezioni precedenti, un bit rappresenta una cella di piccole dimensioni,
in grado di assumere un valore che può assumere uno dei due valori disponibili in un
alfabeto composto di due soli simboli.
Esistono principalmente due modi per rappresentare un bit:
•
•
utilizzare circuiti elettronici;
utilizzare dispositivi di memorizzazione persistente (o permanente).
Introduciamo ora tutte le forme di memoria, volatili e non, costruite incidendo la memoria
su dei circuiti elettronici. Appartengono a questa categoria:
•
Memorie RAM (Random Access Memory)
sono costituite da una serie di “interruttori” programmabili che ricevono comandi dal
processore sull'accensione e lo spegnimento attraverso il bus di sistema. Costruiti attraverso
transistor, seguono lo schema della memoria già visto in precedenza, ovvero una sequenza di
celle di più bit (o byte) caratterizzate da un indirizzo, che ricevono un'istruzione (read –
write) attraverso un impulso elettrico. Il termine Random serve a distinguere questo tipo di
memorie, in grado di accedere direttamente a qualsiasi cella, da quelle sequenziali, come i
nastri delle videocassette.
•
Memorie ROM (Read-Only Memory)
sono costruite secondo lo schema delle memorie RAM, ovvero sono costituite da una serie
di “interruttori” in grado di rappresentare un bit attraverso il proprio spegnimento. Ciò che
differenzia le Rom dalle Ram è il fatto che, una volta scritte, esse non possono più essere
modificate, in quanto l'interruttore viene bruciato e dunque non potrà più riaccendersi.
•
Memorie EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory)
costruite secondo lo schema delle ROM, i dati in esse contenute possono però essere
cancellati e dunque riscritti rimuovendo la memoria dal suo alloggiamento e sottoponendola
alla luce di una lampada ultravioletta. Il numero di riscritture non è infinito, ma si aggira
attorno al centinaio di volte.
•
Memorie EEPROM (Electrically Erasable Programmable Read-Only Mempory)
come le memorie EPROM i dati al loro interno possono essere cancellati e poi riscritti, ma
in questo caso si adopera un dispositivo elettronico; anche in questo caso tale operazione
può eseguirsi solo un centinaio di volte.
Per quanto riguarda invece i dispositivi di memorizzazione permanente, essi sono
rappresentati principalmente da:
•
CD (Compact Disk)
i CD sfruttano la tecnologia laser: costituiti di tre strati, uno plastico, uno sottilissimo di
alluminio e un terzo di una vernice protettiva, essi adoperano un laser emesso da una testina
in grado di muoversi lungo le tracce per incidere dei buchi nell'alluminio e, in un secondo
momento, per la lettura, che avviene attraverso lo stesso laser adoperato precedentemente,
questa volta con intensità minore. La luce, incontrando i buchi, raggiunge un sensore in
grado dunque di riconoscere dunque il valore corrispondente del bit.
Per quanto riguarda i CD riscrivibili, essi sfruttano le proprietà di un materiale bistabile,
sfruttando la possibilità della sua superficie di apparire lucida ed opaca ed adoperando poi la
tecnologia laser (testina e sensore) per riconoscere le due differenti aratteristiche e i
corrispettivi valori del bit.
I CD adoperano una particolare codifica per i dati, ovvero la Codifica a Correzione d'Errore:
vengono adoperati per la codifica dei dati 12 bit, andando ad adoperare i bit non sfruttati per
evitare perdite di informazione dovute, ad esempio, a possibili graffi.
La quantità massima di memoria è di circa 800 MB.
Testina
Alluminio depositato per evaporazione
•
Vernice prottettiva
Substrato di plastica
DVD (Digital Versatile Disk)
per quanto riguarda i DVD essi sono costruiti secondo lo stesso sistema adoperato per i CD,
ma sfruttano buchi di dimensioni inferiori e sono organizzati su 4 strati differenti (appaiono
come due CD sovrapposti). La quantità massima di memoria raggiungibile è di circa 18 GB.
•
Dischi magnetici
la testina incide sopra al disco un campo magnetico per scrivere i dati attraverso un impulso
elettrico inviato dal elettromagnete: una volta che la testina passa sopra ad un incisione sul
disco si ottiene un segnale elettrico che avverte la avvenuta magnetizzazione. I dischi
magnetici vengono protetti attraverso armature di metallo per evitare il danneggiamento dei
dati.
•
SSD (Solid-State Drive)
costruita come i dischi magnetici, possono raggiungere velocità ben più elevate. Sono in
grado di auto riparare la perdita di dati poiché per nel processo di costruzione una parte della
memoria viene conservata e verrà riadoperata in sostituzione della memoria danneggiata.