Da Von Neumann ai moderni elaboratori

1. Da Von Neumann ai moderni elaboratori Hardware allo stato puro…

2. Todo • Modello teorico di Von Neumann …in pratica • Motherboard (principali componenti) • Disco rigido • USB • USB pen • Storage ottici • DVD • Blu-ray • HD-DVD • DVD-D • Memoria Virtuale

3. Modello di Von Neumann 3 • CPU o unità di lavoro • ALU (Arithmetic Logic Unit) • Unità di controllo • Unità di memoria (RAM) • Unità di input • Unità di output • Bus, collegamento fra i componenti 6 1 2 7 4 5

4. 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

5. Motherboard/1

6. Motherboard/1 4 5 7 5 1 2 5 6 3 5 5

7. Motherboard/2

8. Motherboard/3

9. Memoria virtuale/1 • La memoria RAM è limitata e in genere molto ridotta rispetto al disco • RAM: 2 – 4GB • HD: 100 – 500 GB • IDEA: utilizziamo il disco al posto della RAM. • Ma come? • E il modello di Von Neumann?

10. 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

11. 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

12. 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)

13. 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) TracciaB) SettoreC) Settore di una tracciaD) Cluster  L’unità elementare di dati che possono essere letti o scritti è il blocco

14. 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

15. 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 …

16. 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.

17. 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.

18. 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

19. 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?

20. Chiave USB/4 1) connettore USB2) chip di gestione del protocollo USB3) pin per test industriali4) memoria flash5) oscillatore6) diodo led di funzionamento7) interruttore per il blocco della scrittura8) spazio per una seconda memoria flash

21. 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.

22. 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.

23. 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

24. 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.

25. 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?

26. DVD/6 DVD usa e getta? • Il DVD-D è un formato DVD dove la D sta per disposable e cioè "usa e getta". • Il DVD-D è venduto in una bustina di cartone e diviene inservibile trascorse alcune ore dall'apertura della confezione. • 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

27. 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).

28. 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)

29. 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.