MODULO 13 --> Le memorie secondarie

Insegnamento di Informatica – a.a. 2015-16

Le memorie secondarie

INSEGNAMENTO DI INFORMATICA – A.A. 2015-16

Francesco Ciclosi

Macerata, 24 novembre 2015

Unimc - Dipartimento di Economia e Diritto - Corso di Laurea in Economia: banche, aziende e mercati

© Francesco Ciclosi – Settembre 2015 CC-BY-SA 4.0 – Common Deed – Legal Code


Jacques Le Goff

«La memoria è un elemento

essenziale di ciò che ormai si usa

chiamare “l’identità”, individuale

o collettiva, la ricerca della quale

è una delle attività fondamentali

degli individui e delle società

d’oggi.»

http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/


http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/legalcode




Le memorie secondarie Consentono di immagazzinare in modo

permanente dati e programmi non in uso

Consentono di ricaricare, in qualsiasi momento,

dati e programmi dalla memoria centrale

Comprendono due elementi distinti:

• Il dispositivo

• Il supporto di memorizzazione

Sono anche dette memorie di massa, memorie ausiliari

o memorie esterne







I dispositivi di memorizzazione Hanno la funzione di leggere e scrivere i dati sul

supporto

Lettura è il processo di copiatura dei dati dal

supporto di memorizzazione alla memoria centrale

dell’elaboratore

Scrittura è il processo di copiatura dei dati

dalla memoria centrale dell’elaboratore al supporto

di memorizzazione

La testina di lettura/scrittura svolge tali compiti







I supporti di memorizzazione

Sono i componenti fisici su cui si

immagazzinano i dati

Si dividono in più macrocategorie:

• Supporti magnetici

• Supporti ottici

• (Supporti magneto-ottici)

• Supporti a stato solido







Dispositivi e supporti di memorizzazione

Supporto di memorizzazione

(CD-ROM)

Dispositivo di memorizzazione

(Lettore di CD-ROM)







La memoria magnetica Sfrutta il fenomeno della polarità: due magneti

si attraggono o respingono a seconda che i poli

siano di segno opposto o uguale







La memoria magnetica: funzionamento

In sede di scrittura: la testina di lettura/scrittura

emette degli impulsi elettrici che invertono la polarità

delle piccole particelle magnetiche presenti nella

superficie del supporto

La polarità delle particelle rappresenta i dati espressi

in forma binaria: 0 e 1

In sede di lettura: le particelle magnetizzate inducono

nella testina una corrente elettrica (sequenza binaria)







La memoria ottica (1/2)

In sede di scrittura: la registrazione avviene tramite

un raggio laser che crea sottili scanalature sulla

superficie del disco







La memoria ottica (2/2)

In sede di lettura: un sottile raggio laser colpisce la

superficie del disco in rotazione che riflette una

certa quantità di luce:

• Maggiore se la zona colpita è una scanalatura

• Minore se la zona colpita è un intersolco

Un rivelatore fotoelettrico misura i diversi gradi di

rifrazione della luce

I circuiti elettrici convertono i quanto rilevato in

forma binaria







La superficie di CD-ROM e DVD-ROM

Le scanalature sono realizzate per pressofusione

L’alternanza di zone chiare (intersolchi) e scure

(scanalature) rappresentano la sequenza binaria







La memoria magneto-ottica (1/3)

Unisce le caratteristiche della memoria magnetica

e di quella ottica

Esistono due tipi di dischi magneto-ottici

• WORM (Write Once Read Many) possono essere

magnetizzati una sola volta

• Riscrivibili possono essere magnetizzati più volte

Entrambe le tipologie consentono molteplici

letture








In sede di scrittura:

1. Il laser dell’unità ha il compito di scaldare la superficie

del disco ottico fino a una data temperatura

2. La testina magnetica di lettura/scrittura procede alla

polarizzazione delle particelle

In sede di lettura:

• La testina magnetica di lettura/scrittura procede alla

rilevazione della polarizzazione delle particelle








Quando la superficie del disco è raffreddata non

possono avvenire cambiamenti nella

polarizzazione delle particelle

È impossibile che fonti magnetiche possano

cancellare e/o alterare i dati

Il supporto è particolarmente sicuro







La memoria a stato solido

Utilizza chip simili a quelli utilizzati per la

memoria centrale (RAM) ma in grado di

registrare i dati in modo permanente

I dispositivi che la utilizzano non hanno parti

mobili e sono quindi più veloci di dischi e nastri

letti da dispositivi elettromeccanici

Oggi le memorie flash sono

comunemente implementare

nelle chiavette USB







I supporti di memorizzazione

Supporti rimovibili

• Floppy disk

• Dischi ottici (varie tipologie)

Supporti non rimovibili

• Hard disk (varie tecnologie)







I floppy disk

I primi floppy “flessibili” avevano un diametro

da 8 pollici e una capacità da 100KB

Gli ultimi in uso dagli anni 80 avevano un

diametro da 3,5 pollici e una capacità da 1,44 MB

Sono oramai “estinti”

poiché poco capienti







La struttura di un floppy disk







I dischetti ad alta capacità

LS-120 (Laser Servo)

Capacità: 120MB

Iomega ZIP

Capacità: 100MB

HiFD

Capacità: 200MB

Sono tutti tipi di

supporto tra loro non

intercambiabili







I dischi ottici

Sono quei dischi che leggono e scrivono i dati

per mezzo di un laser

Si dividono in grandi famiglie

• CD-ROM e DVD-ROM

• WORM

• Dischi ottici cancellabili

• Blu-Ray

Sono rimovibili e molto capienti







Il laser e i dischi ottici

Il laser (Light Amplification by Stimulated

Emission of Radiation) viene utilizzato per

effettuare la lettura e la scrittura dei dati nei dischi

ottici

Il laser è una forma di radiazione elettromagnetica

simile onde radio e alle microonde

Attualmente si utilizzano i raggi infrarossi e (da

qualche anno) anche i laser blu







Il laser negli elaboratori È in forma di diodi allo stato solido in cui gli

elettroni eccitati emettono fotoni

Le radiazioni:

1. Passano in un canale strettissimo con estremità riflettenti

2. Rimbalzano da un lato all’altro

3. Si amplificano per l’interazione con altri fotoni

La luce:

• è emessa da un’estremità del diodo

• È focalizzata da una lente in un raggio concentrato







Il laser blu

Ha una lunghezza d’onda molto più corta

rispetto a quella degli infrarossi

Possono registrare in una data area una quantità

di dati 4 volte maggiore

Infatti il raggio del laser blu è ¼ di quello degli

infrarossi

È usato nella tecnologia Blu-Ray







Le categorie di dischi ottici

Dischi di sola lettura

Dischi che possono essere registrati una sola volta

Dischi che possono essere riscritti più volte







I CD (1/2)

Possono archiviare fino a 800 MB di dati

Vengono valutati in base a:

• Tempo di accesso

• Velocità di trasferimento dei dati

Hanno varie velocità di rotazione espresse in multipli

di quella dei CD musicali (prima generazione)

Una V.d.R. maggiore determina:

• Un minor tempo di accesso

• Una maggiore velocità di trasferimento dei dati







I CD (2/2)

Si dividono in:

• CD-ROM, possono essere solo letti

• CD-R (registrabili), possono essere scritti una sola

volta

• CD-RW (riscrivibili), possono essere registrati e

cancellati più volte







Il processo di creazione di CD e DVD

Richiede l’utilizzo di appositi dispositivi detti

masterizzatori

Il processo di scrittura e/o riscrittura è differente

da quello di pressofusione dei CD-ROM e dei

DVD-ROM







Registrazione e riscrittura

Nella registrazione di un supporto, un raggio

laser crea, nello strato di materiale dello stesso, un

rilievo a cui è associabile il valore binario 1

Nella riscrittura, il laser modifica il materiale del

supporto da uno strato cristallino a uno amorfo







I DVD

I DVD (Digital Versatile Disk) possono

memorizzare varie quantità di dati a seconda del tipo

• 1 superficie, 1 strato 4,7 GB

• 1 superficie, 2 strati 9,4 GB

• 2 superfici, 2 strati 17 GB

Vi sono DVD sia riscrivibili che registrabili, che

purtroppo usano tecnologie tra loro incompatibili

• DVD-R /RW • DVD+R/RW

• DVD-RAM







La differente densità di CD e DVD







Il Blu-Ray

Utilizza il laser blu

Riesce a contenere fino a 200 GB di

dati, ovvero quasi 40 volte di più

rispetto a un DVD Single Layer-

Single Side (4,7 GB)

Utilizza il termine Blu al posto di

Blue per motivi di registrazione del

marchio

La Playstation 3 è stato il primo

dispositivo a implementarlo







Comparazione tra i formati dei dischi ottici







I dischi fissi

Sono anche detti dischi rigidi o hard disk

Sono le memorie di massa più utilizzate

Nel corso del tempo le loro dimensioni si sono

rimpicciolite e la loro capienza è aumentata

Anno: 1987

Capienza: 20 MB

Costo: $ 6.500,00

Anno: 2015

Capienza: 3 TB

(3.145.728 MB)

Costo: $ 239,00







Funzionamento di un disco fisso (1/5)

Un HD classico è

costituito da una scatola

sigillata contenente uno o

più piatti (di vetro-ceramica o

di alluminio) rivestiti da un

sottile strato di materiale

magnetico








I dati sono registrati nelle tracce: dei cerchi

concentrici ubicati sulle superfici di ogni piatto del

disco fisso

In ogni piatto la lettura/registrazione dei dati

avviene per mezzo di una coppia solidale di testine

di lettura/scrittura (una per ogni superficie) che

agiscono sul piatto grazie all’azione meccanica di

un braccio mobile su cui sono ancorate








L’insieme delle tracce presenti sulle superfici

dei vari dischi e, allineate l’una sull’altra,

costituiscono il cilindro

L’insieme delle porzioni, di tutte le tracce di una

superficie di un piatto, delimitate da due raggi

posti a distanza definita, è detto settore

L’insieme di porzioni di tracce contigue è detto

cluster







La struttura di un disco fisso

LEGENDA:

A) Traccia

B) Settore

C) Settore di una

traccia (o anche

traccia di un settore)

D) Cluster








Poiché le testine sono tra di loro solidali è

possibile scrivere o leggere

contemporaneamente su tutte le tracce che

costituiscono un cilindro

Ad esempio:

• Se un HD ha 1 piatto un cilindro avrà 2 tracce

• Se un HD ha 2 piatti un cilindro avrà 4 tracce

• Se un HD ha 8 piatti un cilindro avrà 16 tracce














Nuove tecnologie per gli HD

Il progresso tecnologico ha migliorato la velocità

e la capacità dei dischi rigidi

Tra le tecnologie, che si sono susseguite nel corso

degli ultimi anni, particolare importanza hanno:

• Le testine magneto resistenti (MR)

• Gli SSD (Solid State Disk)







Le testine magneto resistenti

Cambiano resistenza in presenza di un campo

magnetico

Operano a una distanza dalla superficie dei

piatti particolarmente ridotta

Consentono una maggiore densità di

registrazione, aumentando la capacità dei dischi







Gli SSD (Solid State Disk)

Utilizzano la memoria solida per la

memorizzazione dei dati (es: memoria flash)







I vantaggi della tecnologia SSD

Assenza di rumorosità

Bassa probabilità di guasti

Consumi ridotti

Tempo di accesso ridotto

Maggiore resistenza alle vibrazioni

IMPORTANTE: Fisicamente un HD SSD

non è un disco rigido (equivalenza funzionale)







Saturazione dello spazio disco: problema

A volte lo spazio che il disco fisso offre per la

memorizzazione dei dati non è sufficiente

Si verificano due casi

1. Spazio esaurito non è possibile salvare nuovi

file ed eseguire i programmi

2. Spazio quasi esaurito rallentamenti e

malfunzionamenti del sistema

Cosa si può fare per ovviare il problema?







Saturazione dello spazio disco: soluzione

Per ottenere «più» spazio disco si può:

1. Installare un nuovo disco fisso

2. Ricorrere alla compressione di disco e/o dei dati







La compressione del disco (1/2)

Comprime l’intero disco

Quando eseguita, le operazioni di

compressione/decompressione diventano

automatiche

I nuovi file vengono memorizzati nel disco

direttamente in forma compressa

I file sono automaticamente decompressi in fase

di apertura







La compressione del disco (2/2)







La compressione dei file (1/2)

Comprime solo specifici file

Può agire a livello di filesystem oppure tramite

un (file) archivio compresso

Nel caso dell’archivio:

1. Aggiungervi un file comprimerlo

2. Rimuovervi un file decomprimerlo







La compressione dei file (2/2)

Alcuni dei formati più

diffusi sono:

• ZIP, RAR, TGZ, LZH,

ARC

Lo spazio recuperabile

dipende dal tipo di file

sorgente







I miei contatti linkedin

http://it.linkedin.com/pub/francesco-ciclosi/62/680/a06/

facebook

https://www.facebook.com/francesco.ciclosi

twitter

@francyciclosi

www

http://www.francescociclosi.it




MODULO 13 --> Le memorie secondarie

Presentations & Public Speaking