Modulo 1: Le I.C.T.
UD 1.4d: La Memoria Centrale
Prof. Alberto Postiglione
Dipartimento di Scienze della Comunicazione
Corso di “Informatica Generale” (AA 07-08)
Corso di Laurea in “Scienze della Comunicazione”
Università degli Studi di Salerno
LA MEMORIA CENTRALE
Curtin, 3.11 – 3.13
1
Modificata il
21/11/2007
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Memoria Centrale
e
Un computer, per funzionare, ha bisogno di uno spazio zion e
a
nic
dove memorizzare
u
m
om
aC
l
l
e
ed
z
¾ i dati che deve elaborare.
ien
Sc
i
d
to
n
e
Tale spazio è rappresentato dalla
im Memoria Centrale
rt
a
p
Di
¾ le parti di programma che utilizza e
# 3
UD 1.4d
Modificata il
21/11/2007
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Memoria Centrale
e
e
La Memoria Centrale è suddivisa in celle della dimensione
i on
z
a
nic
di 1 byte (8 bit) (locazioni di memoria)
mu
om
aC
l
l
de
ze
n
ie
Sc
i
La Memoria centrale è ad accesso casuale,
od
nt
e
¾ al processore occorre sempre lo tstesso
tempo per accedere ad
im
r
a
un qualsiasi punto di essa Dip
¾ L’accesso è velocissimo, l’ordine è dei nano secondi, cioè
miliardesimi di secondo (0.5 - 1 ns).
¾ Ogni cella ha un indirizzo
UD 1.4d
# 4
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
2
Modificata il
21/11/2007
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Concetti principali sulla Memoria Centrale
Tipologie di memoria Centrale (RAM/ROM)
Memoria virtuale e operazione di Swapping
Registri
Cache Memory
Buffer
Ciclo di un’istru<ione
UD 1.4d
# 5
Modificata il
21/11/2007
a
el l
d
e
nz
e
i
Sc
di
o
t
en
m
i
rt
pa
Di
ne
zio
a
nic
mu
o
C
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Tipologie di Memoria Centrale
e
i on
z
ica
un
m
o
aC
l
l
de
ze
n
ie
Memory), imemoria
di
Sc
d
to
en
m
i
rt
pa
i
D
La Memoria centrale è suddivisa in
RAM (Random Access
lettura/scrittura
ROM (Read Only Memory), memoria a sola lettura
UD 1.4d
# 6
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
3
Modificata il
21/11/2007
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
RAM
ne
zio
a
nic
Perde il suo contenuto allo spegnimento della macchina
mu
o
C
lla
(volatile).
e
d
ze
n
Contiene Dati e Programmi attualmentecin
esecuzione
e
i
iS
d
o
nt
e
im
rt
pa
i
D
La RAM è accessibile in scrittura e lettura.
# 7
UD 1.4d
Modificata il
21/11/2007
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Memoria Centrale: Tipi di RAM
e
i on
z
ica
¾ Il suo contenuto deve essere “rinfrescato” (cioè reimmesso)
un
m
o
centinaia di volte al secondo, perché i dati in essa dopo
a C brevissimo
l
l
de
tempo “decadono”, scompaiono.
ze
n
ie
Sc
i
od
nt
RAM Statica (SRAM)
e
im
rt
a
¾ più veloce, ma più costosa
p
Di
¾ Volatile (ha bisogno dell’alimentazione elettrica)
RAM Dinamica (DRAM), molto diffusa.
¾ Non ha bisogno di essere “rinfrescata”
Video RAM (VRAM): memoria molto veloce, presente
sulla scheda video. Una sua variazione è la WRAM.
UD 1.4d
# 8
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
4
Modificata il
21/11/2007
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
ROM
e
La ROM è una memoria a sola lettura contenente datizeion e
a
nicin
istruzioni, il cui contenuto non può essere modificato
u
om
aC
alcun modo dall’utente
l
l
e
e
ed
z
ien
Sc
i
d
Non perde il contenuto allo spegnimento
della macchina
to
n
e
(non volatile).
im
rt
pa
i
D
Dati e programmi memorizzati in una ROM prendono il
nome di FIRMWARE.
# 9
UD 1.4d
Modificata il
21/11/2007
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
ROM BIOS
e
La memoria ROM-BIOS (Basic Input Output System) zèion e
ica
un piccolo "chip elettronico“ all'interno dei Computer
un che
m
o
aC
contiene
l
l
e
de
ze
¾ Le procedure che gestiscono funzioni di input/output,
comprese
n
cie
S
quelle grafiche.
di
to
¾ Il primo programma che il computerenesegue
non appena acceso
m
i
t
(bootstrap)
r
pa
Di
UD 1.4d
# 10
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
5
Modificata il
21/11/2007
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
CMOS
e
Una piccola parte di RAM (CMOS) è presente anchezion e
a
nic
nel BIOS.
u
om
C
¾ La memoria CMOS é una memoria statica (SRAM) che
lla mantiene i
e
d
dati con una alimentazione a batteria (simile a quella
usata per gli
ze
n
e
i
orologi da polso).
Sc
di
o
¾ Essa contiene le informazioni sulla composizione
fisica del
t
en
m
i
computer (informazioni di “Setup”).
rt
ipa
D
¾ Tali informazioni possono essere modificate.
¾ Quando l'hardware subisce modifiche è sufficiente aggiornare
questa parte del BIOS, senza bisogno di riscrivere tutti i
programmi.
UD 1.4d
# 11
Modificata il
21/11/2007
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
PROM ed EPROM
e
e
PROM (Programmable ROM): é una ROM che può essere
i on
z
ca
programmata con una apparecchiatura speciale muni
o
aC
(programmatore di PROM). I livelli 1 e 0 che costituiscono
l
l
e
ed
zalcune
i dati binari sono scritti con la modifica di
parti del
n
cie
S
chip (ad es. bruciatura di fusibili integrati)
ed una volta
di
to
n
scritti non sono piú cancellabili.me
i
rt
pa
i
D
EPROM (Erasable Programmable ROM) che può essere
cancellata e riscritta con opportuni apparecchi
(programmatori di EPROM). La cancellazione delle EPROM
avviene esponendo il chip ad una luce ultravioletta.
UD 1.4d
# 12
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
6
Modificata il
21/11/2007
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Memoria virtuale e operazione di Swapping
e
La RAM non è infinita, per cui è possibile che essa si zion e
a
nic
saturi, soprattutto quando sono in esecuzione molti
u
om
aC
applicativi o sono aperti documenti molto grandi.
l
l
e
e
ed
z
In questo caso il Sistema Operativo provvede
a “fare
ien
Sc
i
spazio” all’interno della RAM utilizzando
una particolare
d
to
n
e
area del disco fisso (area di “Swap”)
per “spostarvi”
im
rt
a
ip
(parti di) dati o (parti di) Dprogrammi
dalla RAM.
# 13
UD 1.4d
Modificata il
21/11/2007
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Memoria virtuale e operazione di Swapping
e
Il Sistema Operativo sceglie ciò che va spostato
i on
z
ica
nell’area di swap utilizzando varie strategie, ad esempio
un
m
Co
sposta ciò che in RAM è inutilizzato da più tempo
la
el
ed
z
n
cie
S
Tale uso combinato di RAM e di HarddiDisk prende il nome
to
di Memoria Virtuale
en
m
i
rt
pa
i
D
L’operazione di “spostamento” è detta di “Swapping”
Lo Swapping è quindi un’operazione
¾ necessaria (soprattutto se il computer dispone di poca RAM),
¾ ma molto costosa (in termini di tempo)
UD 1.4d
# 14
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
7
Modificata il
21/11/2007
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Registri
Il processore non lavora “direttamente” sulla RAM, mazione
a
solo su dati e istruzioni presenti al suo interno unic
om
aC
l
l
e
ed
z
Per cui, ogni volta che deve eseguire un’istruzione
su uno o
ien
c
più dati, è necessario copiare dalla memoria
centrale
iS
od
t
all’interno del processore
en
im
t
r
¾ l’istruzione da eseguire
pa
Di
¾ i dati su cui l’istruzione opera
Le memorie “interne” al processore, preposte a tale
compito, sono dette Registri
¾ I registri di un processore sono, in tutto, qualche decine
¾ Hanno tempi di accesso molto rapidi
UD 1.4d
# 15
Modificata il
21/11/2007
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Registri
e
e
L’operazione, da farsi per poter eseguire ogni singola
i on
z
ca
istruzione, è però costosa rispetto al tempo chemunili
Co
processore impiega ad eseguire l’istruzione estessa
lla
de
ze
n
ie
Sc
i
d
Si corre il rischio quindi di avere untoprocessore
che lavora
n
e
molto velocemente …
im
rt
a
ip
… ma che passa quasi tutto Dil suo tempo fermo, perché in
attesa che l’istruzione e i dati su cui essa opera vengano
copiati dalla RAM nei registri.
UD 1.4d
# 16
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
8
Modificata il
21/11/2007
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Cache Memory
e
ne
Per velocizzare il sistema, esiste una Memoria (tampone)
zio
a
nic
di tipo SRAM, detta Cache Memory
mu
om
aC
¾ posta a diretto contatto con I Registri del processore,
l
l
e
e ddella RAM,
z
¾ molto più piccola ma molto più veloce (e costosa)
ien
Sc
i
d
to
n
e
im
rt
a
p
Di
# 17
UD 1.4d
Modificata il
21/11/2007
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Cache Memory
e
i on
z
a
nic
¾ una parte dei dati contenuti nella memoria principale (aduesempio
m
o
quelli usati più frequentemente o quelli vicini ai dati
a Cappena
l
l
de
utilizzati)
ze
n
e
¾ una parte delle istruzioni del programma Sinci esecuzione (ad
i
esempio quelle utilizzate più recentemente
o d o quelle “vicine”
nt
e
fisicamente all’istruzione in esecuzione)
im
rt
a
p
Di
in questo modo il loro reperimento
sarà molto veloce
Nella Cache vengono memorizzati:
¾ Si cerca se il dato/l’istruzione è presente nella cache e se c’è lo si
usa (“Cache Hit”)
¾ Se invece non c’è (“Cache Miss”) lo si prende dalla RAM e lo si
copia nella cache: la prossima volta verrà ritrovato nella cache
UD 1.4d
# 18
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
9
Modificata il
21/11/2007
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Cache Memory
ne
zio
a
nic ma
¾ Fisicamente è presente sul chip del processore. E’ velocissima
mu
o
C
non molto capiente (256-512-1024 Mega)
lla
e
d
Cache di livello 2 (detta cache esterna o nL2)
ze
e
ci
¾ Chip speciali alloggiati sulla scheda madre.
Più lenti della L1 ma
iS
d
o
notevolmente più veloci della Memoria
ntCentrale.
e
im
rt
pa
i
D
Cache di livello 1 (detta cache interna o L1)
# 19
UD 1.4d
Modificata il
21/11/2007
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Buffer
e
Piccola zona della RAM riservata per operazioni varie. zion e
UD 1.4d
ica
¾ Utilizzato per scaricare o caricare i dati su/da disco un
m
o
a C non si
¾ Contiene gli ultimi dati immessi da tastiera (fino a lche
l
de
preme il tasto “INVIO”, ad esempio)
ze
n
ie
¾ Contiene gli ultimi comandi usati da un programma
con il relativi
Sc
i
d
o
dati coinvolti, per poter poi permetterne
t l’annullamento tramite il
en
im
pulsante
t
r
pa
Di o “Copiato” (Clipboard)
¾ Contiene ciò che viene “Tagliato”
# 20
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
10
Modificata il
21/11/2007
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Il Ciclo di un’istruzione
e
ne
Ogni istruzione viene eseguita dalla CPU, con l’ausilio della
zio
a
c
memoria, nel cosiddetto “ciclo della macchina”, che
èni
mu
o
aC
divisa in quattro fasi: fetch-decode-execute-write
el l
e
ed
z
1) carica dalla memoria centrale un’istruzione
ien (fetch)
Sc
i
dcentrale nei registri
2) la decodifica e carica dalla memoria
to
n
gli eventuali operandi (decode)rtime
pa
Di
3) esegue l’istruzione (execute)
4) aggiorna i registri e copia i risultati nella memoria
centrale (write)
UD 1.4d
# 21
Modificata il
21/11/2007
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
Modulo 1: Le I.C.T. - La Memoria Centrale
Il Ciclo di un’istruzione
e
i on
z
ica
un
m
o
aC
l
l
de
ze
n
ie
Sc
i
od
nt
e
im
rt
a
p
Di
UD 1.4d
# 22
Prof Alberto Postiglione – Dipartimento di Scienze della Comunicazione – Università Salerno
11
