architettura sistema

Da Von Neumann ai
moderni elaboratori
Hardware allo stato puro…
Todo
Modello teorico di Von Neumann
…in pratica

 Motherboard
 Disco
(principali componenti)
rigido
 USB
 USB
pen
 Storage ottici





DVD
Blu-ray
HD-DVD
DVD-D
Memoria Virtuale
Modello di Von Neumann
3
6
 CPU
o unità di lavoro
1
ALU (Arithmetic Logic Unit)
 Unità di controllo
2
7

 Unità
4
di memoria (RAM)
 Unità di input
 Unità di output
 Bus, collegamento fra i componenti
5
Modello di Von Neumann

dati e codice dei programmi residenti in RAM.
 unità
di memoria è la memoria principale;
 memorie di massa sono dispositivi di I/O.
 negli anni quaranta, la tecnologia non
lasciava presupporre dispositivi come hard
disk, CD-ROM, DVD-ROM o anche solo
nastri magnetici
Motherboard/1
Motherboard/1
4
5
7
5
1
5
6
3
5
5
2
Motherboard/2
Motherboard/3
Memoria virtuale/1

La memoria RAM è limitata e in genere molto
ridotta rispetto al disco
2 – 4GB
 HD: 100 – 500 GB
 RAM:

IDEA: utilizziamo il disco al posto della RAM.
 Ma
come?
 E il modello di Von Neumann?
Memoria virtuale/2
Usiamo il disco solo come appoggio per una
parte di dati e programmi presenti in RAM
 I programmi caricati in memoria sono molti
ma solo pochi sono realmente in esecuzione

 Gli

altri aspettano …
“Spostiamo sul disco i programmi in attesa”
 Configurazione della memoria virtuale in XP
Disco rigido/1
dispositivo utilizzato per la memorizzazione a
lungo termine dei dati
 costituito da uno o più dischi in alluminio o
vetro, rivestiti di materiale ferromagnetico in
rotazione e da due testine per ogni disco


Dati su entrambi
I lati di ciascun piatto
Disco rigido: la storia

L'hard disk è stato inventato nel 1956
dall'IBM.
 primo
prototipo costituito da 50 dischi del
diametro di 60 cm, 5 megabyte di dati
 Nel 1973 (IBM) modello 3340 Winchester, due
dischi da 30 MB l'uno.
 Il primo HD per personal computer fu l'ST506
prodotto da Seagate Technology nel 1980
capacità di 5 MB, diametro di 5,25 pollici.
 Installato sui personal computer AT&T con processore
286 (Olivetti)

Disco rigido: struttura logica





Piatto: Un hard disk si compone di uno
o più dischi paralleli, di cui ogni
superficie, è "piatto“
Traccia: anelli concentrici numerati.
Cilindro: insieme di tracce alla stessa
distanza dal centro presenti su tutti i
dischi.
Settore: suddivisione in "spicchi"
uguali a cui è sottoposto ogni piatto.
Blocco:L'insieme di settori posti nella
stessa posizione in tutti i piatti.
A) Traccia
B) Settore
C) Settore di una traccia
D) Cluster
 L’unità elementare di dati che possono essere letti o scritti è il blocco
Disco rigido: le caratteristiche

Capacità:
 espressa
in Megabyte, Gigabyte,
Terabyte (es 100GB)

Tempo di accesso a disco è la
somma di:
 Seek
time: tempo necessario a
spostare la testina sulla traccia
 Latency time: tempo necessario
a posizionare il settore desiderato
sotto la testina, e dipende dalla
velocità di rotazione;
 Transfer time: tempo necessario
al settore per passare sotto la
testina, riguarda la lettura vera e
propria.
testina
USB/1

periferiche collegate da hub (concentratori).

massimo 127 periferiche per gestore

segnale di alimentazione per periferiche a
basso consumo.

Periferiche compatibili:




mouse, tastiere,
memoria di massa a stato solido e a disco rigido,
scanner d'immagini, macchine fotografiche
digitali,
stampanti, casse acustiche, microfoni …
USB/2
standard 1.0: velocità a 1,5 Mbit/s
 versione 1.1: aggiunge la modalità full speed
a 12 Mbit/s.
 versione 2.0: velocità a 480 Mbit/s.
 La USB Implementers Forum ha annunciato
la nascita dell' USB 3.0:

 Velocità
di 4,8 Gbit al secondo (circa 600Mbytes
al secondo), contro gli attuali 60MB dell'USB 2.0.
Chiave USB/1
Una chiave USB, o penna USB, o pendrive, è
una memoria di massa portatile che si collega
al computer mediante la comune porta USB.
 Nella chiave USB i dati sono memorizzati in
una memoria flash, tipicamente di tipo NAND,
contenuta al suo interno.

Chiave USB/2

Il protocollo per il trasferimento dei dati dal
computer alla chiavetta, e viceversa, è un
protocollo standard (USB Mass Storage
protocol).
 driver
di supporto e di inclusione nel file system
locale da parte dei produttori di sistemi operativi
quali Windows e Linux.
 compatibilità garantita
Chiave USB/3

Velocità = min(velocità interfaccia, velocità memoria
flash)
 Velocità
legata alla versione di interfaccia USB supportata
(1.1 oppure 2.0)
 velocità di scrittura dipendente anche dal tipo di memoria
flash utilizzata, e dalla eventuale presenza di microchip
dedicati all'interno della chiavetta stessa.

numero di scritture che una memoria flash può
supportare: 100.000 cicli di scrittura.
 due penne USB 2.0 hanno la stessa velocità?
Chiave USB/4
1) connettore USB
2) chip di gestione del
protocollo USB
3) pin per test industriali
4) memoria flash
5) oscillatore
6) diodo led di
funzionamento
7) interruttore per il blocco
della scrittura
8) spazio per una seconda
memoria flash
DVD/1
Il DVD, acronimo di Digital Versatile Disc,è un
supporto di memorizzazione di tipo ottico.
 prodotto della cooperazione di:

 Philips,
Sony, Matsushita, Hitachi, Warner,
Toshiba, JVC, Thomson e Pioneer.
DVD/2

Le dimensioni dei DVD di produzione industriale
sono di quattro tipi:
 DVD-5:
4.7 GB Lato unico e singolo strato
 DVD-9: 8.5 GB Lato unico e doppio strato
 DVD-10: 9.4 GB Due lati e singolo strato
 DVD-18: 17 GB Due lati e doppio strato


La memorizzazione delle informazioni avviene sullo
"strato di incisione", tramite un laser.
La minima velocità di trasmissione dati da un DVD è
nove volte maggiore di quella di un CD,
 Velocità
1x per un lettore DVD equivale a 1350 KBps,
 Velocità 1x per un lettore CD equivale a 150KBps.
DVD/3

Formati DVD
 DVD+R
 DVD-R
 DVD-RAM
 DVD+RW
 DVD-RW
 DVD+R
DL (doppio strato)
 DVD-R DL (doppio strato)
 DVD-D
 mini DVD
DVD/4
Un DVD+R DVD-R è un disco ottico scrivibile
una sola volta con una capacità di 4,7 GB
 Il DVD+R a differenza del DVD-R ha un
sistema migliore di gestione degli errori.

 Dal
2006 il mercato dei DVD registrabili si è
assestato a favore di entrambi i formati
 disponibilità di lettori e masterizzatori che li
supportano ambedue.
DVD/5
Doppio strato
 DL sta per Dual Layer, che significa doppio
strato, conosciuto anche come DVD-R9
 I dati da masterizzare vengono distribuiti
equamente sui due strati (layer) dello stesso
lato del disco.

Singolo o doppio lato?
DVD/6
DVD usa e getta?
 Il DVD-D è un formato DVD dove la D sta per
disposable e cioè "usa e getta".
DVD-D è venduto in una bustina di cartone e
diviene inservibile trascorse alcune ore
dall'apertura della confezione.
 Il

Il DVD-D esiste per i film da visualizzare una
sola volta, per i videogiochi da giocare in un
tempo limitato e nel formato DVD-D
registrabile
Blu-Ray
supporto ottico proposto dalla Sony agli inizi
del 2002 come evoluzione del DVD per la
televisione ad alta definizione.
 utilizzo di un laser a luce blu, contiene fino a
54 GB di dati, quasi 12 volte di più rispetto a
un DVD Single Layer - Single Side (4,7 GB).

HD-DVD
HD DVD (acronimo di High Defintion Digital
Versatile Disc)
 formato ottico digitale sviluppato come
standard per i DVD di nuova generazione
adatti ai contenuti ad alta definizione

 proposto
da Toshiba, NEC, Sanyo, Microsoft
 supportato da Paramount Pictures, Dreamworks
e da Universal Studios.

15GB di spazio (3 layer)
Blue-ray(BD) e HD-DVD

Evoluzioni future:
 Blu-ray
Disc a 4 strati, di 100 GB, con esperimenti in
corso per un ulteriore raddoppio fino ad 8 strati o 200 GB.
 HD DVD, con dischi da 45 GB a 3 strati


La tecnologia alla base di Blu-ray è più complessa e
sofisticata, ma permette di raggiungere capacità
teoriche superiori ai 500 GB per singolo disco.
HD DVD punta meno sulla capacità massima di
storage e più sulla compatibilità con l'attuale
tecnologia DVD a laser rosso.