La memoria centrale La (chiamata anche ) è costituita da: memoria centrale memoria primaria RAM (   ); ▶ Random Access Memory ROM ( ). ▶  Read Only Memory     Random Access Memory / memoria ad accesso casuale   Read Only Memory / memoria di sola lettura La RAM La RAM è una memoria volatile , cioè una memoria che a causa della tecnologia con cui è costruita ha lo svantaggio di perdere i dati che contiene, ogni volta che viene privata dell’alimentazione. Quindi, ogni volta che il computer viene spento volontariamente o accidentalmente, tutto quello che è contenuto in questa memoria, si e più essere . Questo è un notevole : è normale domandarsi come mai venga utilizzata nei computer. volatilizza non può recuperato inconveniente Il motivo principale è che si tratta di una memoria (più veloce delle memorie di massa, che descriveremo in seguito) e, per questo motivo, risulta molto utile, durante il funzionamento del computer, per contenere i e i utilizzati dai programmi. molto veloce programmi in esecuzione dati Trattandosi di una memoria performante è anche piuttosto (più costosa della memoria di massa) e, solitamente, ha (più piccole della memoria di massa). costosa dimensioni piccole   Approfondimento – I tipi di RAM ApprofondiMENTO   TIPI DI ACCESSO Sulle memorie si fanno operazioni di e di . Per parlare indifferentemente di queste due operazioni, si usa il termine . Per esempio, una memoria sia in lettura sia in scrittura è una memoria che ha un . L’accesso alla memoria può essere: scrittura lettura accesso veloce basso tempo di accesso (per esempio un nastro): si parte dall’ultima posizione di memoria alla quale si è acceduto e si scorrono tutte le posizioni di memoria intermedie, fino a raggiungere la nuova posizione. I tempi di accesso a una memoria sequenziale di solito sono superiori rispetto a quelli necessari per accedere a memorie ad accesso diretto; sequenziale (per esempio un disco): si parte dall’ultima posizione di memoria alla quale si è acceduto e si raggiunge la nuova posizione di memoria senza scorrere tutte le posizioni intermedie, con un tempo di accesso che varia e che dipende dall’indirizzo di memoria di partenza; diretto (per esempio un circuito integrato): è un accesso diretto che garantisce lo stesso tempo di accesso a qualunque posizione in memoria, indipendentemente dalla posizione di partenza. casuale La ROM Mentre il computer è in funzione, nella RAM vengono caricati i dati e i programmi necessari per il suo funzionamento, ma come sappiamo la RAM è una memoria temporanea: quando il computer viene spento, tutto ciò che essa contiene viene perso. Alla riaccensione è quindi indispensabile la presenza di una che conservi le informazioni necessarie a ripristinare il sistema ogni volta che viene riacceso il computer. memoria permanente Tale memoria si chiama ROM e possiede le seguenti caratteristiche: può solo essere letta ( read only ); non è volatile (conserva i dati in assenza di alimentazione); memorizza i dati a livello hardware , all’interno di collegamenti elettronici, fisici e stabili. All’ l’unità centrale di elaborazione (processore) legge le prime istruzioni a partire da una della memoria ROM. accensione del computer locazione fissa In quella locazione è contenuta la prima di una sequenza di ( ) del computer, che comprendono: istruzioni di avvio bootstrap una serie di : viene verificato quale hardware è disponibile in quel momento. controlli dell’hardware Per esempio viene verificata la presenza o meno di uno schermo, di un mouse, di una stampante, di una scheda di rete ecc.; il del sistema operativo, cioè di quel programma che gestisce le risorse hardware e software della macchina consentendo all’utente di interfacciarsi facilmente con essa. caricamento nella RAM A computer spento, il sistema operativo risiede permanentemente nella memoria secondaria. Durante il normale funzionamento, il contenuto della ROM non è modificabile, tuttavia esistono anche le memorie: (ROM Programmabile): sulla quale è possibile scrivere una volta sola a livello hardware usando apparecchiature speciali; PROM ( PROM): cancellabile e riscrivibile per un numero limitato di volte, sempre a livello hardware. EPROM ▶  Erasable     erasable / cancellabile attenzione   La memoria è suddivisa in   locazioni , cioè porzioni chiamate   celle . prova tu   Vero o falso? La ROM è una memoria volatile.     V F Le RAM sono memorie di sola lettura.     V F La memoria centrale è formata da RAM e ROM.     V F  >> pagina 28  Lo sapevi che Il processo di inizializzazione del computer viene chiamato (abbreviato in ): in inglese fa riferimento alla cucita sul retro degli stivaletti. Dopo che hai infilato gli stivali puoi iniziare a camminare o a . In inglese, correre si dice che in informatica, forse non a caso, è il verbo con cui si indica l’ di un programma. bootstrap boot fascetta di cuoio correre to run esecuzione La memoria di massa La memoria di massa (o memoria secondaria ) raccoglie grandi quantità di dati (capacità elevata), rispetto alla memoria primaria, e li conserva in maniera permanente , anche in assenza di alimentazione, finché non viene cancellata volontariamente . Normalmente le memorie secondarie, a parità di capacità, di una RAM, ma sono perché hanno maggiori rispetto alla memoria centrale. Esistono diversi , fra i quali: costano meno più lente tempi di accesso tipi di memoria di massa nastri magnetici; dischi (magnetici e ottici); memorie a circuito integrato.   Approfondimento – Evoluzione della memoria di massa attenzione   I parametri che descrivono le caratteristiche delle memorie di massa sono: il (o, equivalentemente, la velocità di accesso); tempo di accesso la (o dimensione della memoria); capacità la dei dati (da memoria di massa a memoria centrale e viceversa). velocità di trasferimento i nastri magnetici I nastri magnetici sono ad , oggi quasi totalmente in disuso, che in passato venivano utilizzati come memoria di massa e successivamente per il    (copie di sicurezza) dei dati. supporti di memorizzazione accesso sequenziale ▶ backup     backup / di riserva  >> pagina 29  i dischi I dischi sono ad e si differenziano in base alla con cui vengono realizzati, che può essere: magnetica o ottica. supporti di memorizzazione accesso diretto tecnologia I dischi magnetici I dischi magnetici sono supporti di memoria sui quali le informazioni vengono memorizzate in maniera permanente grazie a un processo di magnetizzazione. Il disco magnetico è suddiviso in anelli concentrici numerati, detti , ciascuna identificata a sua volta da un numero. Il disco è suddiviso in , ovvero in spicchi uguali, anch’essi identificati univocamente da un numero. Tra un settore e un altro esistono dei    , che li separano. tracce settori ▶ gap Il disco viene letto per mezzo di una che si sposta da una traccia all’altra, rimanendo vicinissima al disco, mentre questo viene fatto , in modo che la testina possa raggiungere tutti i settori. testina mobile ruotare a una velocità costante La a un dato dipende dalla posizione in cui si trova la testina rispetto ai dati da leggere. Il è dato dalla somma del tempo di spostamento della testina verso la traccia desiderata ( ) e del tempo necessario al disco a far giungere il settore desiderato sotto la testina ( ). velocità di accesso tempo di accesso tempo di seek tempo di latenza Prima di poter utilizzare un disco magnetico, occorre , cioè dividerlo logicamente in tracce e settori e numerarli. formattarlo     gap / spazio vuoto L’    dei computer (attualmente con una capacità che va da 320 GB, ormai rari, a 10 TB) si compone di uno o più dischi magnetici paralleli, impilati uno sopra l’altro. Ogni disco, detto , è identificato da un numero univoco. ▶ hard disk piatto     hard disk / disco rigido Disco rigido interno Gli   al computer (attualmente con capacità analoghe a quelle degli hard disk interni) possono essere considerati estensioni di memoria e vengono collegati all’elaboratore tramite un connettore USB ( ) o di altro tipo. hard disk esterni Universal Serial Bus Hard disk esterno Lo sapevi che L’esempio storico per eccellenza di disco magnetico è il   floppy disk , che nelle versioni più recenti aveva una capacità massima di 1,44 MB (o 2,88 MB in alcuni rari casi).  >> pagina 30  I dischi ottici I dischi ottici sono supporti di memoria, molto più diffusi in passato rispetto a oggi, su cui le informazioni vengono registrate e lette tramite un raggio laser (luce). Diversamente dai dischi magnetici, i dischi ottici hanno una struttura paragonabile a quella dei : i dati vengono memorizzati lungo che e procede verso l’esterno, permettendo di realizzare anche dischi con formato più piccolo rispetto allo standard. dischi musicali in vinile un’unica traccia a spirale parte dal centro I supporti ottici vengono fatti ruotare a una e, per essere utilizzati, : vengono formattati direttamente al momento della scrittura. velocità variabile non è necessario formattarli prima Appartengono alla categoria dei dischi ottici: ( ) e : i CD hanno una capacità massima fissa di 700 MB; CD Compact Disc mini-CD ( ): nei DVD i dati vengono memorizzati in modo e inoltre sono    (di solito hanno 2 strati). Per questi due motivi, i DVD possono memorizzare più dati rispetto a un CD. Un DVD memorizza 4,7 GB per ogni strato, su un singolo lato. Esistono anche DVD doppia faccia ( ), quindi scritti su entrambi i lati, in tal caso la capacità totale raddoppia; DVD Digital Versatile Disc più “denso” ▶ multi layer double side : utilizzano, per la lettura e la scrittura, un , che ha una rispetto ai CD e ai DVD. Questo consente ai Blu-Ray di contenere fino a 200 GB di dati, cioè quasi 40 volte di più rispetto a un DVD standard. Vengono utilizzati soprattutto per i film, anche in 3D, e i videogiochi, quindi prevalentemente in lettura. Blu-Ray laser a luce bluastra lunghezza d’onda più corta Ciascuna categoria di disco ottico può presentarsi in tre diverse : tipologie di scrittura dati : non permettono di alterare i dati memorizzati, gli utenti possono solo leggerli. Come per i CD di canzoni originali, che infatti si chiamano CD-ROM; ROM ( ): sono registrabili una sola volta, l’utente può scrivere sul disco fino al suo riempimento, anche in sessioni temporali successive. Ne sono un esempio i CD di tipo R ( ); WORM Write Once Read Many Readable : sono riscrivibili più volte dall’utente. Ne sono un esempio i CD di tipo RW ( ). Erasable Re-Writable     multi layer / multistrato Lo sapevi che L’operazione di scrittura su disco ottico si chiama   masterizzazione , in inglese   burning   (lett. bruciare). Un noto software di masterizzazione si chiama  . Il suo nome in inglese “suona” come “Nerone sta bruciando Roma”. Non a caso il logo del software è il Colosseo avvolto dalle fiamme. I più attenti noteranno però un piccolo bug storico: il Colosseo, in realtà, venne edificato alcuni anni dopo la morte di Nerone. Nero Burning ROM Lo sapevi che Nei Blu-Ray, la   luce   che viene impiegata per leggere il supporto ottico non è   blu , come suggerisce il nome, ma è più tendente al   violetto . Inoltre, il termine “Blu” è scritto senza la “e” finale, un colore che, a voler essere pignoli, in italiano si traduce con azzurro. Il blu, per gli inglesi è  . dark blue  >> pagina 31 Le Memorie a circuito integrato Le memorie a circuito integrato sono ad che registrano le informazioni su un . In base alla con cui vengono realizzate, si parla di: memorie Flash e memorie a stato solido. supporti di memorizzazione accesso casuale circuito integrato tecnologia Le hanno una e realizzano: memorie Flash tecnologia più vecchia ( ): con capacità fino a 256 GB. Grazie alle ridotte dimensioni sono gli strumenti più utilizzati per memorizzare, trasportare e scambiare dati; penne USB pen drive ( ): con capacità anche superiore a 256 GB, vengono utilizzate sopratutto nelle macchine fotografiche e negli smartphone. memorie SD Secure Digital Le ( , SSD) hanno una e realizzano principalmente sia interni sia esterni. memorie a stato solido Solid State Drive tecnologia più nuova hard disk I dischi sono degli hard disk magnetici ( ) e quindi, a parità di prezzo, hanno una , ma sono perché l’accesso alla memoria è elettrico, inoltre non avendo l’accesso mediante componenti magnetiche, ottiche o meccaniche in movimento, risultano anche più (per esempio non possono verificarsi disallineamenti della testina in caso di caduta). Hanno, però, il difetto di durante la memorizzazione dei dati: per questo motivo i dati vengono registrati costantemente in posizioni differenti, in modo da prolungare la durata temporale del supporto. SSD più costosi HDD capacità inferiore più veloci robusti agli urti deteriorarsi maggiormente Lo sapevi che Se possiedi una videocamera che salva i filmati in alta risoluzione, non puoi scegliere una scheda SD qualunque perché rischi di avere un supporto di memorizzazione troppo lento che non è in grado di salvare abbastanza rapidamente i dati  della ripresa. Prima di acquistare una memoria ricordati di sceglierne una adeguata a supportare la velocità di trasferimento dei dati che il tuo dispositivo prevede di generare. Sulle memorie SD, tra le altre informazioni, viene indicata anche la velocità massima supportata in lettura e in scrittura dei dati (generalmente in MB/s). Questo indicatore, confrontato con il manuale del tuo dispositivo, ti consentirà di capire se quella memoria è adatta per i tuoi scopi. Il modello logico della memoria Come abbiamo visto, esistono , con caratteristiche differenti. diversi tipi di memoria In informatica, però, indipendentemente dalla tecnologia con cui sono state fisicamente realizzate, tutte le memorie possono essere immaginate come una sequenza finita di , ciascuna contenente un certo numero di    (di solito un , ovvero 8 bit). celle ▶ bit byte     bit / pezzettino, morso esempio In prima approssimazione possiamo immaginare un   byte come una sequenza di 8 rotelline (ognuna rappresenta un bit), come quelle che servono per chiudere le valigie, solo che ciascuna di esse può assumere solo i valori 0 o 1. Ciascuna   cella   è individuata da un   indirizzo di memoria , cioè da un numero binario (per esempio formato da 4 byte) che identifica univocamente quella posizione in memoria. La definizione di bit e di byte deriva dalla comprensione di alcuni importanti concetti che vengono trattati di seguito. attenzione   Con 8 bit, come le 8 rotelline dell’esempio, è possibile rappresentare 2 8   = 256 valori differenti (da 0 a 255).  >> pagina 32  I segnali analogici e i segnali digitali Per comprendere il concetto di segnale analogico e segnale digitale è utile pensare all’orologio. esempio La lancetta dell’ orologio analogico , nel fare un giro completo del quadrante, attraversa “tutte” le posizioni con continuità. Non esistono orari che non possano essere rappresentati da una posizione delle lancette. I numeri visualizzati sul display dell’ orologio digitale , invece, assumono solamente “alcuni” valori discreti e quindi alcuni orari non possono essere rappresentati (per esempio le ore 20:19 e 15 secondi). attenzione   Un   segnale   rappresenta la   variazione nel tempo   di una grandezza fisica, come per esempio la tensione o la corrente elettrica. Un (come l’orologio analogico) è continuo: se viene rappresentato su un grafico, in ogni istante di tempo sarà sempre possibile conoscere esattamente il suo valore. segnale analogico segnale analogico Un , invece, si comporta come l’orologio digitale: sul suo grafico vengono rappresentati solo alcuni valori e soltanto in corrispondenza di determinati istanti di tempo. segnale digitale segnale digitale In natura esistono solo segnali analogici, pertanto i segnali digitali vengono (▶ unità 3). Partendo dal segnale analogico vengono effettuate due operazioni: creati artificialmente : vengono prelevati dei campioni dal segnale analogico, a intervalli di tempo regolari; campionamento : i campioni vengono arrotondati al numero intero più vicino. quantizzazione I come i segnali digitali generici appena descritti assumono solo valori discreti. Vengono ottenuti partendo da segnali analogici particolari, che hanno solo due possibili valori dai quali si ottengono i ben noti “0 e 1” dei computer. segnali digitali usati dai computer attenzione   I segnali digitali sono più stabili di quelli analogici e meno soggetti ai disturbi (chiamati   rumore ). Lo sapevi che Il segnale analogico si chiama così perché è “analogo”, cioè “assomiglia” alla grandezza fisica che rappresenta.  >> pagina 33  Definizione di bit e di byte Nei computer i dati e le informazioni vengono rappresentati con i segnali digitali che, nel tempo, assumono i valori 0 e 1. Questi due valori prendono il nome di (dall’inglese    ) e costituiscono i “mattoncini” più piccoli con cui è possibile costruire le informazioni. bit ▶ BInary digiT Il bit è l’unità elementare di informazione. Come abbiamo accennato, otto bit prendono il nome di byte. Perché proprio 8 bit? Semplicemente per motivi storici. Le celle della memoria e i blocchi di dati che vengono trasferiti in un unico passaggio, solitamente hanno la stessa dimensione. Quando nel 1970 venne prodotto il primo microprocessore della storia dell’informatica (il 4004 della Intel) si usarono 4 bit, ma ben presto ci si rese conto che non erano sufficienti per eseguire i programmi in tempi ragionevoli. La Intel, allora, iniziò a produrre processori a 8 bit e tutti i maggiori concorrenti seguirono questa tendenza. Il è l’unità di misura della capacità della memoria. byte È opinione diffusa che la parola byte sia stata scelta perché assomiglia a bit, senza che vi sia possibilità di confusione fra i due termini.     binary digit / cifra binaria Lo sapevi che In inglese byte si pronuncia come il termine   bite   che significa morso. Ma anche bit significa morso! Non quello che diamo a una mela, bensì la parte di finimento che si mette in bocca al cavallo. prova tu   Rispondi alle seguenti domande. Quanti tipi di segnali conosci? Come si chiama l’unità elementare di informazione? Da quanti bit è formato un byte?  >> pagina 34  Unità di misura della memoria Per quantificare le dimensioni di una memoria esistono diverse unità di misura, oltre al bit e al byte di cui abbiamo già parlato. In particolare si usano i multipli del byte: kilobyte, megabyte, gigabyte, terabyte ecc. Quanto vale un kilobyte? La parola deriva dal greco e significa . kilo mille Nel Sistema Internazionale, la definizione standard di kilobyte stabilisce che: 1 kilobyte = 10 3 byte = 1000 byte Tuttavia nei calcolatori la base di numerazione è 2. Di conseguenza si deve formulare una definizione non standard (o binaria ) di kilobyte , la quale stabilisce che: 1 kilobyte ≅ 1 kibibyte = 2 10 byte = 1024 byte Questa definizione è quella per esprimere la capacità di memoria dei computer, la dimensione di un file o lo spazio disponibile su un hard disk. Tuttavia il Sistema Internazionale ha sconsigliato questa definizione di kilobyte, suggerendo di indicare i 1024 byte con il termine per non confonderli con i 1000 byte del kilobyte. usata a livello pratico kibibyte A tal proposito, l’ è indicata con , dove la indica il multiplo e la indica i byte; invece, l’ è indicata con . unità di misura del kilobyte kB k B unità di misura del kibibyte KiB Quando sono nati i primi computer, non si riscontrava una grande differenza: una memoria di 1000 byte era quasi identica a una da 1024 byte. Con l’avanzare della tecnologia e lo sviluppo di calcolatori sempre più potenti, invece, la differenza è diventata tangibile, per esempio: 1 gibibyte = 2 byte = 1 073 741 824 byte 30 1 gigabyte = 10 byte = 1 000 000 000 byte 9 La differenza è di ben 73 741 824 byte. Sulle etichette delle memorie di massa normalmente la capacità è espressa nel Sistema Internazionale. Quanto descritto nell’esempio accade perché il computer lavora in base 2, visualizza il valore numerico in tebibyte ma, impropriamente, scrive come unità di misura TB invece di TiB.   Video – Le grandezze informatiche attenzione   Esistono unità di misura che variano in base al sistema operativo utilizzato. Per esempio il   word   solitamente è formato da 16 bit ma la sua dimensione può variare notevolmente. esempio Un hard disk esterno da 1 terabyte riporta sull’etichetta 1 TB. La capacità indicata sul prodotto è corretta perché, effettivamente, il contenuto dell’hard disk è di 10 12   = 1 000 000 000 000 byte. Quando si utilizza l’hard disk sul PC, però, si scopre che il sistema operativo del proprio computer rileva una capacità inferiore di spazio disponibile sul disco, di soli 0,91 TB. Quanto descritto nell’esempio accade perché il computer lavora in base 2, visualizza il valore numerico in tebibyte ma, impropriamente, scrive come unità di misura TB invece di TiB. attenzione   Per non restare deluso dai tuoi acquisti, ricordati di moltiplicare il valore della capacità che trovi sull’etichetta per un   fattore di conversione   che, nel caso dei terabyte, è 10 12 /2 40 . Lo sapevi che Nelle unità di misura, la B maiuscola indica il byte mentre la b minuscola indica il bit. L’unità di misura del kilobyte è kB con la k minuscola; quella del kibibyte è KiB con la K maiuscola. prova tu   Acquisti da un negoziante una chiavetta USB e sulla sua etichetta c’è scritto 64 GB. Quanti gibibyte troverai effettivamente disponibili sulla tua nuova memoria di massa?  >> pagina 35  i Multipli del byte Nella tabella sono riportati alcuni multipli del byte assumendo sia la (o ) del Sistema Internazionale sia la (o ). definizione standard decimale definizione non standard binaria Decimale Binario Valore (byte) S.I. Valore (byte) non S.I. 10 3 kB kilobyte 2 10 KiB kibibyte 10 6 MB megabyte 2 20 MiB mebibyte 10 9 GB gigabyte 2 30 GiB gibibyte 10 12 TB terabyte 2 40 TiB tebibyte 10 15 PB petabyte 2 50 PiB pebibyte 10 18 EB exabyte 2 60 EiB exbibyte 10 21 ZB zettabyte 2 70 ZiB zebibyte 10 24 YB yottabyte 2 80 YiB yobibyte Anche se normalmente vengono usati impropriamente i termini kilobyte, megabyte, gigabyte ecc., i multipli del byte a cui comunemente ci si riferisce sono quelli espressi in potenza di 2. Il (esattamente 1 milione di byte) ha come unità di misura MB, mentre il (esattamente 1 milione di bit) ha come unità di misura Mb. megabyte megabit I prefissi usati per i multipli del byte valgono anche per i . multipli del bit Per esempio 1 megabit è pari a 10 bit e ha come unità di misura Mb; 1 mebibit è pari a 2 bit e ha come unità di misura Mib. 6 20 attenzione   Per i multipli del byte valgono le seguenti uguaglianze: 1 kibibyte = 1024 byte 1 mebibyte = 1024 kibibyte = 1 048 576 byte 1 gibibyte = 1024 mebibyte = 1 073 741 824 byte 1 tebibyte = 1024 gibibyte = 1 048 576 mebibyte Lo sapevi che Nel Sistema Internazionale le unità di misura vengono scritte sempre con le lettere minuscole (per esempio metro m, grammo g ecc.) tranne quando si riferiscono al nome di una persona (per esempio ampere A, watt W ecc.). Il byte fa eccezione: si utilizza B perché la lettera minuscola viene usata per indicare il bit. prova tu   Vero o falso? 1 kilobyte = 1024 byte     V F 1 kibibyte = 1024 byte     V F Il gibibyte è un multiplo del byte.     V F