Fondamenti di Informatica1 Gestione della memoria I sistemi di memoria possono essere suddivisi in: –memoria interna al processore –memoria principale.

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1 Fondamenti di Informatica1 Gestione della memoria I sistemi di memoria possono essere suddivisi in: –memoria interna al processore –memoria principale –memoria secondaria

2 Fondamenti di Informatica2 Memoria interna Registri interni alla CPU (visibili al programmatore Assembly) Memorizzano temporaneamente i dati e le istruzioni Dimensioni: decine di bytes

3 Fondamenti di Informatica3 Memoria principale Veloce e di grande capacità Memorizza dati e istruzioni che servono per il funzionamento della CPU La CPU vi accede direttamente Dimensioni: decine di MBytes

4 Fondamenti di Informatica4 Memoria secondaria Di grandi dimensioni e molto più lenta della memoria principale Memorizza dati e istruzioni che non sono di immediato interesse per la CPU Dimensioni: decine di Gigabytes

5 Fondamenti di Informatica5 Memoria secondaria Può essere suddivisa in: –memorie in linea (es. dischi magnetici); interesse nellambito dei millisecondi … secondi –memorie fuori linea (es. nastri magnetici); interesse nellambito dei minuti … anni

6 Fondamenti di Informatica6 Tecnologie e caratteristiche Le memorie differiscono per la tecnologia con cui sono realizzate e per i seguenti parametri: –costo per singolo bit immagazzinato –tempo di accesso (ritardo tra la richiesta del dato e la sua disponibilità al richiedente) –modi di accesso (seriale o casuale)

7 Fondamenti di Informatica7 Tecnologie delle memorie Memorie a semiconduttore con tecnologia VLSI (Very Large Scale of Integration) Memorie magnetiche (memoria secondaria) Memorie ottiche (memoria secondaria)

8 Fondamenti di Informatica8 Il sistema di memoria La memoria deve essere progettata e gestita in modo da ottenere: –capacità di memorizzazione adeguata –prestazioni accettabili –costi ridotti Il collo di bottiglia della macchina di Von Neumann è la comunicazione tra la CPU e la memoria

9 Fondamenti di Informatica9 Gerarchie di memoria La soluzione ottimale per un sistema di memoria è: –costo minimo –capacità massima –tempi di accesso minimi Soluzione approssimata: gerarchia

10 Fondamenti di Informatica10 Esempio di gerarchia Il sistema di memoria di uno studente: –la propria memoria –borsa –scaffale di casa –libreria o biblioteca di Facoltà –depositi casa editrice

11 Fondamenti di Informatica11 Località Un sistema di memoria gerarchico è efficiente se la modalità di accesso ai dati ha caratteristiche prevedibili Principio di località: –Se al tempo t si accede allindirizzo X, è molto probabile che lindirizzo X+ΔX sia richiesto fra t e t+Δt

12 Fondamenti di Informatica12 Località Nel breve periodo, gli indirizzi generati da un programma sono confinati in regioni limitate Spazio indirizzi Numero di accessi in intervallo di tempo

13 Fondamenti di Informatica13 Struttura della gerarchia Memorie M1 e M2 (tecnologie diverse) con: –costo per bit: c1 > c2 –dimensioni: S1 < S2 –tempi di accesso: t1 < t2 M1 M2

14 Fondamenti di Informatica14 Gestione della gerarchia La gestione deve essere automatica e trasparente allutente I dati utilizzati più raramente sono posti in memorie con tempi di accesso più elevato; i dati utilizzati più frequentemente in memorie con prestazioni più elevate

15 Fondamenti di Informatica15 Gestione della gerarchia Obiettivi: –mimare una memoria con: tempi di accesso della più veloce le dimensioni della maggiore i costi della più economica Criteri: –allocazione dinamica –spostamento automatico dei dati

16 Fondamenti di Informatica16 Memoria virtuale Il meccanismo di gestione della gerarchia di memoria si dice Memoria Virtuale La memoria virtuale: –sfrutta efficacemente la gerarchia –rende il programma indipendente dalle dimensioni della memoria della macchina –libera il programmatore dalla gestione dello spazio di memoria fisico

17 Fondamenti di Informatica17 Sostituzione dati in memoria Obiettivo: –minimizzare il numero di insuccessi Politiche: –FIFO: First In First Out –LRU: Least Recently Used

18 Fondamenti di Informatica18 Esempio di gerarchia CPU Cache L1 Cache L2 Memoria Principale Memoria Secondaria