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Architettura del computer: 5 La memoria di massa: l'hard disk
Le memorie di massa
Nei moderni computer la quantità di informazioni che occorre avere in memoria è
molto alta, dell'ordine di milioni o di miliardi di byte. Non è possibile contenere questa
montagna di informazioni nella memoria centrale per due importantissimi motivi già
esaminati in precedenza:
• la memoria centrale è un componente molto costoso per cui non è possibile
costruire computer dotati di grosse quantità di questa memoria;
• la memoria centrale, come già sappiamo, è una memoria volatile e quindi non è
adatta a contenere permanentemente tutte le informazioni.
Per questi motivi vengono utilizzati altri dispositivi di memoria, le cosiddette
memorie di massa o memorie ausiliarie sulle quali è solo possibile conservare
permanentemente dati e programmi: da esse, però, non può dipendere alcun tipo di
elaborazione.
Quindi, per poter elaborare dati o per poter eseguire programmi registrati su una
memoria di massa occorre dapprima trasferirli in memoria centrale, unica memoria
sulla quale la CPU è in grado di operare. Queste memorie presentano le seguenti
caratteristiche:
• possono contenere grandissime quantità di informazioni;
• sono memorie trasportabili;
• sono meno costose ma più lente della memoria centrale.
I dispositivi di memoria di massa più comunemente utilizzati sono le memorie
magnetiche, elettroniche e le memorie ottiche.
Architettura del computer: 5 La memoria di massa: l'hard disk
I dischi magnetici
II disco è un supporto di memorizzazione di massa ad accesso diretto costituito da
un piatto accuratamente levigato le cui facce sono ricoperte di materiale magnetico.
Il dispositivo di memorizzazione (chiamato anche drive) è, invece, composto da
un'apparecchiatura dotata di testine, al cui interno il disco ruota velocemente attorno
a un asse.
La superficie del disco è composta da tantissime areole magnetizzabili nelle quali
vengono memorizzati i dati binari tramite la testina di lettura/scrittura. Più piccole
sono le areole, maggiore è la capacità del disco. Le areole si trovano su piste
circolari concentriche denominate tracce, su cui i dati vengono memorizzati
sequenzialmente, cioè uno di seguito all'altro. Ogni traccia è suddivisa in un numero
fisso di settori, separati da zone neutre dette gap. L'operazione che provvede alla
suddivisione del disco in tracce e settori viene detta formattazione del disco.
Architettura del computer: 6 La memoria di massa: dispositivi rimovibili
Chiavi o chiavette USB
Chiamate anche pendrive, sono piccoli e pratici dispositivi e permettono di archiviare dati e
programmi. I sistemi operativi più recenti possono leggere e scrivere queste memorie senza
installare un programma per farle funzionare (driver). Inizialmente poco più piccoli di un
evidenziatore e con capienza variabile fra gli 8 e i 32 MB, la nuova generazione si è evoluta
moltissimo, e in uno spazio poco più grande di due fiammiferi permette di archiviare molti GB di
dati.
Flash memory
Oggi non possiamo più fare a meno delle memorie Flash nel quotidiano lavoro al computer.
Queste riguardano innanzitutto le fotocamere digitali e i cellulari;
La tecnologia della memoria flash è utilizzata nella produzione delle cosiddette memory card o
schede di memoria
SD
Le schede MMC (MultiMedia Card) sono state tra le prime memory card; in alcuni cellulari sono
utilizzate schede chiamate MMC micro che con un apposito adattatore possono essere lette
nei lettori di MMC.
Un altro tipo di schede molto diffuso è quello noto come SD (Secure Digital). Sono schede dalla
capacità elevata (attualmente fino a 64 GB). Sono presenti in più formati, quello standard (32 x
24 x 2,1 mm), le miniSD (21,5x20x1,4 mm) le microSD (11x15x1 mm). Le SDHC (Secure
Digital High Capacity), anche chiamate SD 2.0, sono caratterizzate da capacità e velocità di
trasferimento dati superiore rispetto alle normali SD. Nei computer esistono lettori che
accettano più formati di memory card.
Architettura del computer: 7 La memoria di massa: i dischi ottici
I dischi ottici
Tra i più diffusi troviamo i CD (Compaci Disc), i dischi ottici sono un semplice
pezzo di plastica policarbonata largo circa 12 cm e alto circa 1,2 mm. Su di
esso è incisa una lunga traccia a spirale (diversamente dai dischi magnetici
organizzati in tracce concentriche suddivise in settori) che parte dal centro e
arriva all'esterno del disco ed è formata da una sequenza di aree piane (land).
Durante la creazione di un CD, la traccia viene deformata con piccolissimi buchi
(pit) creati sulle aree piane. Creando i pit sulla spirale non si fa altro che scrivere
i singoli bit di ogni byte, O (land) e 1 (pit). Una volta che il pezzo di policarbonato
è stato inciso con milioni di pit, uno strato di alluminio riflettente viene stampato
per coprirli e proteggerli. Uno strato di acrilico e infine l'etichetta completano il
tutto. Per quanto riguarda la lettura, i bit "ottici" sono letti da una testina che
emette un fascio di luce (laser) che, durante la rotazione, colpisce le singole
aree. Il pit si comporta come uno specchio, e quindi la luce incidente viene
riflessa e raccolta da un dispositivo sensibile alla luce (diodo fotorilevatore). Il
land, invece, cioè l'area piana, non si comporta come uno specchio e, quindi, la
luce incidente è diffusa dai rilievi in tutte le direzioni e, pertanto, non viene
rilevato alcun segnale riflesso. I dischi ottici sono molto più affidabili dei dischi
magnetici, in quanto all'interno del drive la testina di lettura rimane sempre ad
alcuni millimetri di distanza dalla superficie (mentre la testina di lettura/scrittura
dei dischi magnetici sta a distanze dell'ordine dei micron negli hard disk e
addirittura a contatto con la superficie nei floppy disk).
Architettura del computer: 7 La memoria di massa: i dischi ottici
I dischi ottici
I CD
CD-ROM sono come i CD usati per registrare la musica. La sigla ROM (Read Only Memory)
segnala che i dati, una volta memorizzati su CD, divengono indelebili e, pertanto, il CD potrà
essere soltanto letto. La capacità tipica è di circa 650 MB (che nei CD audio corrisponde a 74-80
min di registrazione), ma esistono anche modelli più capienti. La scrittura su CD-ROM è
un'operazione delicata in quanto deve avvenire seguendo un ritmo costante e senza interruzioni.
Se, per qualunque motivo, il flusso di dati durante la scrittura rimane bloccato, il CD diviene
inservibile e occorre ricominciare tutto da capo con un CD nuovo. In commercio esistono anche i
Mini CD, caratterizzati da un diametro ridotto (8 cm) e capacità di 180 MB o 21 minuti. Sono
assolutamente compatibili con i normali lettori CD (eccetto quelli in cui il CD va inserito attraverso
una fessura).
• CD-R: (Recordable o Registrabili) possono essere scritti una sola volta o in più riprese
(multisessione) ma non possono essere cancellati o riscritti. Hanno una capacità di 80 minuti,
90 minuti (790 MB), 99 minuti (870 MB fino a 1,2 GB).
• CD-RW (ReWritable o Riscrivibili): possono essere scritti più volte e successivamente
cancellati (fino a 1000 volte). Hanno le stesse capacità dei CD-R.
Architettura del computer: 7 La memoria di massa: i dischi ottici
I dischi ottici
I DVD
II DVD (Digital Versatile Disc)-ROM esteriormente è analogo al CD-ROM, ma può contenere da
1,4 a 17 GB (cioè fino a 25 volte la capacità di un normale CD). Sono usati soprattutto per
registrare i film digitali
Oltre al DVD-ROM, esistono vari tipi di DVD:
• DVD-R DVD+R possono essere scritti una sola volta.
• DVD-RW possono essere scritti più volte e successivamente cancellati.
• DVD+RW possono essere scritti più volte e successivamente cancellati. La loro caratteristica
principale è la scrittura più veloce rispetto ai DVD-R e la maggiore flessibilità.
Per aumentare la capacità di memorizzazione dei DVD, in commercio si trovano DVD che
prendono il nome di DVD Dual Layer e DVD Double Layer.
I DVD double layer permettono una doppia incisione nello stesso lato. La capacità del supporto
non raddoppia esattamente, perché una parte di memoria è dedicata alla creazione di un indice e
al controllo della distribuzione dei dati. Sono anche detti singolo lato ma doppio strato.
I DVD dual layer o double side o "doppio lato", invece, possono essere incisi o riscritti da tutti e
due i lati, occorre un particolare masterizzatore con tale funzionalità.
Architettura del computer: 7 La memoria di massa: i dischi ottici
I dischi ottici
Blu-ray
II Blu-ray Disc è il supporto ottico proposto dalla Sony agli inizi del 2002 come evoluzione del
DVD per la televisione ad alta definizione. Grazie all'utilizzo di un laser a luce blu, riesce a
contenere fino a 50 GB di dati, quasi 12 volte di più rispetto a un DVD Single Layer-Single Side
(4,7 GB). Il primo apparecchio ad aver utilizzato commercialmente questa tecnologia è stata la
Playstation 3. La tecnologia alla base di Blu-ray è differente da quella utilizzata per CD-ROM e
DVD. Come per i DVD, anche i Blu-ray esistono in versione double layer in cui, grazie alla
presenza di due strati di informazione sovrapposti, la capacità viene raddoppiata, portandola da 25
(per il single layer) a circa 50 GB (per il double layer). Sono comunque allo studio versioni ancora
più evolute, in cui grazie all'impiego di 4, 8 e anche 16 strati, la capacità di un Blu-ray Disc
potrebbe essere in futuro portata anche a 100, 200 e 400 GB rispettivamente.