5.MEMORIE-BUS-INTERFACCE

HARDWARE (2)
MEMORIE
Due classi di memoria
• MEMORIA CENTRALE
– media capacità - ottima velocità
MEMORIA DI MASSA
elevata capacità - bassa velocità
MEMORIA
PRINCIPALE (o CENTRALE)
Memoria centrale: struttura
Indirizzo (memory address)
Celle di memoria (registri)
0
0
1
0
0
0
1
0
1
1
2
0
0
1
0
1
1
1
0
0
0
0
0
1
0
1
0
0
0
1
1
1
1
1
1
3
4
.
.
.
.
n
Contenuto parola di indirizzo 0:
01000101
8 Flip-flop
T1
0
1
1
1
1
0
0
1
Lunghezza parola: 8 bit = 1 Byte - (16, 32, 64 bit)
T2
I BUS
Def.ne: Sottosistemi di trasmissione
paralleli governati dalla CPU
Tre tipi: Bus di controllo - Bus dati -Bus
indirizzo
BUS e
Processore
UNITA’ DI CONTROLLO
BUS DI CONTROLLO
BUS
INDIRIZZI
BUS
DATI
UNITA’ ARITMETICO
LOGICA
Memoria centrale
MEMORIE RAM
(Random Access Memory)
• Memorie elettroniche volatili ad accesso
casuale con + di 100.000 componenti in
ogni chip
(VLSI, Very Large Scale Integration)
Memorie ROM
• Solo lettura
• ROM programmabili a maschera
• Usata per programmi da eseguire con
frequenza:
– microprogrammi della CPU
– parti invarianti (Caricatore sistema)
– tabelle di costanti utili
– parte di SW evoluto (es. interprete linguaggio)
Evoluzione del modello di von Neumann
Obiettivo: aumento della Velocità, riduzione tempi “morti”
della cpu, aumento delle performance (efficienza)
globali, parallelismo azioni.
4 interventi:
•
•
•
•
Introduzione canali (=sistemi dedicati input/output)
Gestione delle interruzioni
Introduzione cache memory
Gestione delle gerarchia di memorie
Evoluzione del modello: cache memory
UNITA’ DI CONTROLLO
MEMORIA CACHE L2
MEMORIA CENTRALE
ESTERNA
BUS DI CONTROLLO
BUS
INDIRIZZI
BUS
DATI
Cache
Interna
L1
UNITA’ ARITMETICO
LOGICA
Evoluzione del modello: virtual memory
(swap in-swap out)
UNITA’ DI CONTROLLO
BUS DI CONTROLLO
MEMORIA CACHE
MEMORIA CENTRALE
MEMORIA
VIRTUALE
ESTERNA
L2
BUS
INDIRIZZI
BUS
DATI
Cache
Interna
L1
UNITA’ ARITMETICO
LOGICA
MEMORIE SECONDARIE
(o DI MASSA)
(o AUSILIARIE)
Memoria secondaria: tecnologia e caratteristiche
MEMORIA
SECONDARIA
(o di MASSA)
TECNOLOGIA: magnetica, ottica, elettronica,magneto-ottica
CARATTERISTICHE:
•
non volatilità
•
non casuali
•
capacità elevata
•
tempo di accesso elevato
•
funzionalità di I/O
•
trasferimento dati in Memoria centrale
•
supporti fissi o rimovibili
contenuto: archivi di dati (backup)
Unità di Memoria secondaria
MEMORIA
SECONDARIA
Dischi magnetici fissi (hard disk)
Dischi magnetici rimovibili (floppy disk)
Pen drive
Dischi ottici rimovibili a sola lettura
Dischi ottici a lettura e scrittura
Nastri magnetici (DAT, stream tape)
MEMORIE: organizzazione
Definizione di “supporto” e “campo”
Supporto
Definizione:
• Mezzo su cui sono registrati i dati
Campo
Definizione:
• Parte del supporto associata ad un attributo
Esempio:
N.tel. Cognome e nome
809 Filippucci Mario
Caratteristiche dei supporti
Caratteristiche dei supporti:
Densità
(numero di caratteri/area unitaria)
Capacità
Numero totale di caratteri sul supporto
Tempo di accesso
necessario ad effettuare una operazione di lettura/scrittura
Abbonato
F I L I P P U C C I
Tipi di Record
Record fisico
• Insieme dei campi letti o scritti
da/su un supporto con un’unica
operazione
Record logico
• insieme dei campi riferiti allo
stesso soggetto ma residenti su
vari supporti
Floppy A
Floppy B
Classificazione dei sistemi
informatici
•Personal computer
•Elaborazioni
individuali
•Privati
•Professionisti
•Piccole imprese
•Workstation
•Numero molto
limitato di
processi
•Numero limitato
di processi
•Ambienti di
ricerca
•Piccole imprese
•Piccole e medie
imprese
•Mainframe
•Numero elevato
di processi
•Grandi imprese
•Supercalcolatore
•Elaborazioni
complesse
•Gruppi di ricerca
•Minicalcolatore
TASSONOMIA DEI SISTEMI INFORMATICI
(Classificazione e nomenclatura)
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
I personal computer
S.O. Windows
Multi applicazioni
Collegamenti
Modulari
processore (Pentium)=1
Memoria centrale (MB)
Memoria massa (+40GB)
Costo minimo
Prestazioni in aumento
Utenti: privati – Professionisti –
piccole imprese
• SW : standard
TASSONOMIA DEI SISTEMI INFORMATICI
(Classificazione e nomenclatura)
• Le Workstation
• S.O. multiutente e
multiprocesso
• applicazioni scientifiche od
ingegneristiche (grafiche)
•
• processore (Pentium)=>1
orientato virgola mobile
• Memoria centrale (GB)
• Memoria massa (+100GB)
• Costo più elevato dei pc
• Utenti: ricerca – piccole
imprese
• SW : standard o ad hoc
TASSONOMIA DEI SISTEMI INFORMATICI
(Classificazione e nomenclatura)
•
•
•
•
•
I minicalcolatori
Accesso simultaneo ad un
elevato numero di utenti, con la
possibilità di condividere
programmi e dati.
Sistemi con processori dedicati
alla gestione dell’input e
dell’output
Utenti: piccole e medie imprese
per applicazioni
SW : standard o ad hoc
TASSONOMIA DEI SISTEMI INFORMATICI
(Classificazione e nomenclatura)
• I mainframe
•
processori con
gestione multiutente e
multiprocesso
• memorie di massa
1000 miliardi di Byte
(TeraByte)
•
Elaborazioni interattive
e batch
•
Utenti: grandi imprese
TASSONOMIA DEI SISTEMI INFORMATICI
(Classificazione e nomenclatura)
• I Supercalcolatori
• Moltissimi multiprocessori
paralleli (sistemi
multiprocessori)
• Elaborazione
modelli matematici
complessi
• Costo elevatissimo
• Utenti: Gruppi di ricerca
MULTIPROCESSORI
ARCHITETTURE NON-VON NEUMANN
SIMD (flusso di istruzioni singolo / flusso di dati multipli)
UNITA’ DI
CONTROLLO
ALU
ALU
Es. operazioni su vettori
ALU
ALU
ALU
ALU
MULTIPROCESSORI
ARCHITETTURE NON-VON NEUMANN
MIMD (flusso di istruzioni
multiplo
e flusso di dati multiplo)
RETE DI
INTERCONNESSIONE
CPU
CPU
CPU
CPU
CPU
CPU
MEMO
RIA
LOCA
LE
MEMO
RIA
LOCA
LE
MEMO
RIA
LOCA
LE
MEMO
RIA
LOCA
LE
MEMO
RIA
LOCA
LE
MEMO
RIA
LOCA
LE