Vi sono una serie di informazioni, spesso di difficile reperimento, che sono tuttavia molto comuni ed utili nella gestione dei sistemi.
Poiche' la tecnologia e' in continua evoluzione tutte le informazioni qui riportate sono invevitabilmente obsolete. Tuttavia possono essere utilizzate come riferimento. Gli argomenti sono: Cenni di anatomia!?, Processori, Memoria, Bus e Bus SCSI, dischi e RAID, Tape, Network, Modem e telefonia, ...
Beh, quando ho scritto questa pagina non c'era ancora Wikipedia ( CPU, RAM, LAN, WiFi, ... ) ora e' molto meno utile ma non l'ho buttata perche' e' un pezzo di storia.
I calcolatori, i sistemi informativi, le reti sono composte
da organi proprio come voi umani (sul sottoscritto ho qualche dubbio).
Ciascun organo svolge la sua funzione ed ha caratteristiche
proprie: nel sistema circolatorio circolano 6 litri di sangue pompati
(12 litri al minuto) dal cuore, i polmoni ed il sistema respiratorio
abbisognano di 1 metri cubo d'aria all'ora, ...
E' necessario conosce le diverse funzioni ed rispettarne i limiti
per ottenere il massimo.
Per far funzionare bene un uomo e' necessario evitare di togliergli
piu' di mezzo litro di sangue in una volta
(ed anche questo va tolto lentamente), ...
Cosi' anche sui calcolatori e' necessario conoscere i diversi "organi"
e "sfruttarli" al meglio.
Possiamo alzare la velocita' del clock di un processore,
utilizzare una buona parte della memoria come cache,
sfruttare tutta la banda per un trasferimento dati, ...
ma se sbagliamo i conti mandiamo in sincope il sistema,
cosi come succede ad un umano quando preleviamo sangue troppo in fretta.
Dopo questa necessaria premessa veniamo alla descrizione dei principali componenti:
I processori o CPU sono i motori di tutti i calcolatori ed hanno subito una forte evoluzione. I principali parametri sono: la velocita' (misurata in Hertz come velocita' del clock interno), il livello di pipeline (istruzioni eseguite in parallelo) ed il numero di bit trattati in parallelo (attualmente 32 o 64). Ci sono poi altri elementi importanti quali le cache di memoria (che possono essere di piu' livelli), il numero dei registri, ...
Si usa suddividere i processori in due familie: i CISC (che hanno un numero enorme di funzioni interne) ed i RISC (che hanno un numero piu' limitato di istruzioni ma sono in grado di eseguirle con un livello di pipeline maggiore).
Gli attuali processori CISC arrivano ad 1GHz di clock, ed operano su 32bit. Vengono spesso riportati anche i MIPS (milioni di istruzioni al secondo), ma spesso tale valore e' poco significativo ed e' utile solo per raffrontare processori della stessa familia.
http://www.specbench.org/cpu2000/results/cint2000.html
Ho ripreso questo documento in mano dopo qualche anno e...
molte cose sono cambiate!
I processori CISC si sono evoluti ed "assomigliano" molto piu' ai
RISC (eg. pipelining), il numero di produttori si e' drasticamente
ridotto, e' ora normale una frequenza di 3Ghz su bus a 64 bit e piu'
core per socket fisico (eg. quadcore),
le prestazioni sono cresciute in modo esponenziale secondo la legge di Moore,
la legge di Moore comincia ad avere dei limiti,
non si un processore in un mese mettendo incinta nove core,
CPU a basso consumo,
nuova giovinezza per i processori RISC
...
Un benchmark che valuta il processore (utilizzando una semplice query SQL) e'
EMP7.
Anche se non sono gli unici processori utilizzati... chiaramente la famiglia di processori Intel e' molto importante!
La memoria volatile (RAM) e' un elemento molto importante di un sistema per garantire buone prestazioni. In particolare i sistemi operativi piu' recenti, le applicazioni grafiche ed i gestori delle basi dati richiedono quantita' di memoria sempre crescenti per fornire un buon risultato.
Le memorie vengono montate su SIM ed i due parametri di riferimento sono la dimensione (in byte) e la velocita'.
E' del tutto normale disporre di alcuni GB di RAM su un sistema server (le singole SIM hanno per esempio dimensione di 256MB). Le velocita' sono dell'ordine dei nano-secondi (eg. Biancaneve ed i 7 nano-secondi).
I BUS consentono il collegamento dei vari componenti sul sistema. Sui sistemi piu' recenti (e di maggiori dimensioni) sono generalmente presenti piu' BUS con parallelismi, capacita' di banda e velocita' differenti.
Vi sono diversi modelli di BUS. Alcuni completamente proprietari, altri diventati standard di mercato e su cui e' possibile inserire schede di diverso tipo e marca. Sui PC (e non solo) sono comuni i BUS ISA, EISA, PCI. La tabella seguente riporta i tipi di bus piu' diffusi e la capacita' di banda:
Disk Interface Speed (MB/s) Serial 0.010 Parallel (standard) 0.115 USB 1.1 1.5 Parallel (ECP/EPP) 3.0 IDE 3.3 - 16.7 ATA 3.3 - 66.6 SCSI-1 5 SCSI-2 (Fast SCSI/Fast Narrow SCSI) 10 Fast Wide SCSI (Wide SCSI) 20 Ultra SCSI (SCSI-3/Fast-20/Ultra N.) 20 Ultra IDE 33 Wide Ultra SCSI (Fast Wide 20) 40 Ultra2 SCSI 40 IEEE1394(b) 12.5 - 50 FireWire 400 49.13 USB 2.x 60 Wide Ultra2 SCSI 80 Ultra3 SCSI 80 FireWire 800 98.25 FC AL (1Gb) 100 PATA 133 133 PCI 32-bit 133 SATA 150 150 Wide Ultra3 SCSI 160 FC AL (2Gb) 200 PCI 64-bit 266 eSATA 300 SATA 300 300 Ultra-320 SCSI 320 SAS 375 FireWire 393 FC AL (4Gb) 400 FC over copper cable 400 FC over optic fiber 2000 Infiniband 12X Quad-rate 12000Generalmente bus e device debbono essere strettamente dello stesso tipo, tuttavia sono presenti anche magiche compatibilita' incrociate (eg. e' possibile installare un piu' economico drive SATA (Serial Advanced Technology Attachment) su bus SAS (Serial Attached SCSI) ma non viceversa...).
I bus SCSI (Small Computer System Interface) hanno una diffusione notevole nel variegato mondo
dei mini sistemi e dei sistemi aperti.
Con tale interfaccia standard e' possibile collegare periferiche
esterne (tipicamente dischi e nastri) a sistemi di vendor differenti.
Lo "standard" SCSI ha saputo evolversi nel tempo fornendo prestazioni
e funzionalita' via via maggiori. La seguente tabella riporta le
principali caratteristiche suddivise per versione.
Le diverse periferiche vengono connesse in daisy chain.
In pratica sono attaccati in fila indiana l'uno all'altro e l'ultimo
chiude la porta (con un tappo).
C'e' qualcuno che sostiene che c'e' differenza tra un tappo attivo
e passivo. Io non ho mai sentito nulla tra attivo e passivo (ma
non sono un tipo sensibile) ...
Ogni periferica ha un suo indirizzo (0..7). L'ordine delle
periferiche sul Bus non ha invece importanza.
La configurazione dell'indirizzo
avviene con ponticelli, con dip switch o, sui modelli piu' recenti,
via software. E' ovviamente fondamentale che ogni periferica abbia
indirizzi differenti.
Vi sono versioni differenti di SCSI con strane compatibilita' incrociate. Le principali differenze sono relative alla velocita' ed alla lunghezza massima dei cavi.
| Versione | Transfer rate | Caratteristiche |
| SCSI I | 5MB/s | Lunghezza max 2.5mt |
| SCSI II Wide | 10MB/s | |
| SCSI II Fast&Wide | 20MB/s | Lunghezza max 1.5mt |
| SCSI II Fast&Wide Differential | 20MB/s | Lunghezza max 20mt |
| Ultra SCSI Narrow | 20MB/s | |
| Ultra SCSI Wide | 40MB/s |
Vi sono differenti tipologie di dischi.
Le differenze sono di capacita', velocita' e costo.
L'evoluzione e' molto forte e quello che e' un disco molto
valido oggi, sara' normale il prossimo anno e lento tra tre.
La seguente tabella riporta le caratteristiche di alcuni dischi.
| Modello | Capacita' | Caratteristiche |
| Seagate XYZ | 4GB | TR: 1.25MB/s; |
Un simpatico ricercatore di Berkeley ha avuto l'idea di utilizzare gruppi di dischi da pochi soldi tutti assieme anziche' disconi grandi e costosi. L'idea era buona ed e' piaciuta ed ora i RAID (Redundant Array of Inespensive Disks) sono utilizzati su tutti i mine-medi-maxi-magum sistemi.
Dal punto di vista teorico vi sono diversi livelli di ridondanza che si possono utilizzare. Saro' breve, non ve li dico:
Anche se non c'e' ridondanza fa comodo mettere semplicemente in
stripe i dati. In questo caso si dice impropriamente RAID 0.
E' ovvio che il livello di RAID non deve essere confuso con il numero
di dischi che compongono un gruppo. Quindi si possono avere 3 dischi in
configurazione RAID5 o in RAID1...
Le configurazioni piu' comuni su sono RAID 0+1 e RAID 5 ed offrono entrambe buone prestazioni e sicurezza (no SPOF: Single Point of Failure) sui dati.
La configurazione taglia 5 per i reggipetti femminili al contrario e' quella considerata piu' pericolosa... ma siamo fuori argomento.
Rientrando sul tema... sono stati introdotti gli SSD,
in pratica sono memorie permanenti con velocita' simili alla RAM e
capaci di memorizzare in modo permanente le informazioni come i dischi magnetici.
I costi iniziali piuttosto alti si sono ridotti e sono diventati la normalita'.
Un'ulteriore innovazione e' stata l'utilizzo dell'interfaccia NVMe (Non-Volatile Memory express)
che li rende ancora piu' veloci (eg. SSD M.2 SATA 6Gbps, SSD M.2 NVMe 4GBps).
Vi sono differenti tipologie di dispositivi di salvataggio su nastro. Le differenze sono notevoli come capacita', velocita' e costo.
La seguente tabella riporta le principali caratteristiche suddivise per tipo.
| Tipo | Modello | Capacita' | Caratteristiche |
| DLT | Type II | 10GB | TR: 1.25MB/s; compressione 100% |
| DLT | Type III | 20GB | TR: 1.5MB/s; compressione 100% |
| DLT | Type IV | 35GB | TR: 5MB/s; compressione 100% |
| DLT | DLT8000 | 40GB | TR: 6MB/s; compressione 100% Sempre su Tape Type IV |
| DAT | 90/120m | da 2GB | TR: MB/s; compressione 100% |
| QIC | Diversi devices, QIC-50 50MB, ... | ||
| Exabyte | GB | TR: MB/s; compressione 100% |
Volete registrare un CD. Bene! Sapete che e' vietato? Ma cominciamo dall'inizio. Cosa c'entrano i CD con i "Tape Devices"? C'entrano perche' sono dei bellissimi dispositivi per i salvataggi. Quando sono nati i CD avevano come unico utilizzo l'ascolto della musica: quante cose sono cambiate!
| Sigla | Capacita' | Caratteristiche |
| CD-DA | GB | Compact Disk-Digital Audio: la musica! |
| CD-ROM | 650MB | CD-Read Only Memory per dati, musica, immagini |
| CD-R | 650MB | Registrabile. Supporto che consente la registrazione di CD audio e CD-ROM |
| CD-RW | 650MB | Riscrivibile |
I DVD (Digital Video Disk, qualcuno dice anche Digital Versatile Disk ma, secondo me,
e' uno scherzo) sono un'evoluzione dei CD.
L'aspetto fisico e' infatti lo stesso. La differenza e' dentro, infatti vengono
utilizzate lunghezze d'onda inferiori rispetto al CD
per scrivere/leggere sulla superficie in alluminio del disco.
Questo consente di raggiungere i 4.7GB per lato (alcuni DVD si possono girare come
una volta i dischi nel giradischi).
Lo standard DVD prevede l'utilizzo di MPEG-2 ed AC-3 come formati (compressi)
per il video ed audio rispettivamente.
Generalmente la decompressione e' svolta da una specifica scheda HW.
Come per i CD vi sono DVD in sola lettura, riscrivibili e registrabili
(quindi scrivibili una volta sola). I formati per i riscrivibili sono
simpaticamente incompatibili tra loro!
| Sigla | Capacita' | Caratteristiche |
| DVD-Video | Per lettori DVD di film. Generalmente il contenuto e' criptato. | |
| DVD-ROM | 4.7GB (fino a 17GB) | Sola lettura. |
| DVD-RAM | 2.6GB per faccia | Riscrivibile. Toshiba, Hitachi, Matsushita |
| DVD+RW | 3GB | Riscrivibile. Sony, HP |
| DVD-R | 4.7GB | Registrabile. Compatibile DVD-ROM e DVD-Video |
Le tipologie e velocita' delle connessioni di rete disponibili sono assai variegate. La loro categorizzazione e' quindi difficile. Le configurazioni piu' diffuse hanno tuttavia alcune caratteristiche comuni.
La seguente tabella ne riporta alcune caratteristiche.
| Rete | Banda | Caratteristiche |
| Ethernet | 10Mb/s | Si tratta della rete locale piu' diffusa.
Si tratta di una rete a bus (logico) con accesso CSMA/CD.
Per tale motivo un carico elevato porta a collisioni ed ad un
decadimento delle prestazioni. Si considera che la banda massima
utilizzabile sia del 30%.
Dal punto di vista fisico sono possibili diverse configurazioni:
|
| Fast Ethernet | 100Mb/s | Si tratta dell'evoluzione della fisica di Ethernet. Molteplici schede, HUB, ... sono compatibili ad entrambe le velocita'. Richiede ovviamente cablaggi Cat. 5. |
| FDDI | 100Mb/s | Rete ad anello con un elevato grado di
fault tolerance. I costi dei dispositivi sono tuttavia piuttosto alti.
La rete connette in fibra ottica tutti i nodi con due anelli
controrotanti (uno dei quali di backup). (ndr: come le alabarde spaziali
di Goldrake)
Dal punto di vista fisico sono possibili diverse connessioni:
Le schede di rete sono di tipo diverso e consento tipologie di collegamento differenti (in anello, a stella, master/slave):
|
| ATM | 25-622Mb/s | L'Asyncrhronous Transfer Mode network
e' una rete a cell-switching con prestazioni elevate,
che supporta sessioni connection-oriented singole o in multiplexing,
con la possibilita' di definire diversi livelli di qualita' di servizio (QOS).
Tra i Physical Point of Attachment (PPA) vengono instaurati circuiti virtuali permanenti (PVC) o switched (SVC). La rete ATM utilizza gli indirizzi AESA (ATM End System Addresses che sono composti da un prefisso (assegnato dallo switch), l'ESI (End System Identifier, assegnato all'host) ed un selector type per identificare uno specifico servizio. |
Negli case e negli uffici si utilizzano sempre piu' le reti Wifi perche' non utilizzano cavi. Vi sono diversi protocolli per il Wifi indicati dalla sigla 802.11 seguita da una lettera:
Le frequenze piu' alte permettono piu' banda ed hanno piu canali (23 rispetto ad 11) ma offrono meno copertura sia per la distanza che per la capacita' di aggirare gli ostacoli.
Il confine e' sempre piu' labile, ormai e' troppo vicina alla telefonia... Quindi e' tutto nel prossimo capitolo.
I modem sono dei bellissimi apparecchi che servono a modulare un segnale digitale su una frequenza adatta alla trasmissione su una linea telefonica (PSTN: Public Switch Telecom Network).
Una volta i modelli piu' nuovi e veloci costavano un mucchio,
erano piuttosto grossi (come un telefono senza cornetta e tastiera
ma con tante lucine), variopinti e dotati di manuali di istruzioni
incompresibili.
Ora, con l'avvento di Internet, le velocita' sono cresciute e
i modelli piu' nuovi e veloci costano un mucchio,
sono piuttosto grossi, sono di tutti i colori e vengono dotati di
manuali e CD di documentazione assolutamente incompresnibili!
Nella tabella seguente sono riportate un po' di cose. Non solo velocita' di modem ma anche di strane linee... infatti vi sono relazioni tra le due cose (che da tempo ho rinunciato a capire).
| Tipo | Velocita' | Note |
| Modem Normale | fino 56K (generalmente 9600 baud) | Analogico |
| ISDN | due canali a 64K | Digitale. Spesso si utilizza un solo canale mentre l'altro e' utilizzato come normale linea analogica |
| ISDN Primary | 30 canali ISDN | In uso presso i POP |
| ADSL | asimmetrico: fino a 8M D/S, 640 U/S | Asymmetric Digital Subscriber Line, Dati+voce |
| ADSL.Lite | asimmetrico: fino a 1.5M D/S, 384 U/S | ADSL lite |
| HDSL | 2M | Hight Speed DSL 4 fili fino a 4.5km |
| HDSL-2 | 1.5/2M | 2 fili fino a 2.5km |
| IDSL | 128K | ISDN DSL |
| MSDSL | fino a 2M | Multirate Single Pair DSL |
| VDSL | ?? Chissa' ?? | Very High Bit Rate Digital Subscriber Line |
| GSM | 9.6K | Telefonini! |
| GPRS | 160K | Disponibile fine 2000 sui cellulari |
| CDN | Linee dedicate digitali | |
| ATM |
Ma non e' certo finita qui... Ne vedremo delle belle!
Ecco infatti un aggiornamento per la parte Mobile:
| Tipo | Velocita' | MAX (teorica) | Note |
| GSM | 9.6K | 9.6K | La velocita' della rete GSM rende la navigazione su Internet quasi non utilizzabile |
| GPRS | 50K | 170K | General Packet Radio Service. Disponibile da fine 2000. E' la modalita' piu' comunemente disponibile in Italia |
| EDGE | 150K | 200K | Evoluzione di GPRS. Stesso HW (telefonini) ma velocita' superiori |
| UTMS | 300K | 384K | Reti di terza generazione (3G) |
| HSDPA | 1000K | 7200K | TIM, 3 e Vodaphone possono raggiungere 7.2MBb, Wind 3.6Mb ma in realta' con tutti si fa generalmente 1Mb |
Il futuro? Il 5G ed e' gia' scritto!
La cella 5G avra' una banda di 20 Gbps in download
(circa 20 volte le attuali celle LTE 4G) e 10 Gbps in upload.
Sui dispositivi sono prevesti 100 Mbps in download e 50 Mbps in upload,
non molto superiori alle possibilita' attuali sulle LTE-Advanced ma
in modo piu' affidabile e costante, quindi non solo come velocita' di punta.
Diminuiscono anche la latenza (sotto i 4 millisecondi) e l'affidabilita'
(anche in caso di cambio di celle). La densita' sara' di un milione di connessioni
per chilometro quadrato.
L'idea e' semplice: sfruttare i canali di comunicazione ed i protocolli IP per la trasmissione della voce. Perche' un'azienda dovrebbe pagare le telefonate tra le sue sedi quando ha gia' una serie di linee di comunicazione? Perche' non sfruttare Internet per telefonare in America al solo costo della chiamata urbana al proprio provider?
In realta' la soluzione tecnica non e' banale. Una telefonata e' una connessione connection oriented, simmetrica, con un QOS (livello di qualita' del servizio) molto rigido e che richiede tempi di latenza "bassi".
Teoricamente sarebbe semplicissimo: numero di pixel in altezza ed in larghezza
ovviamente cresciute nel tempo (e passate dal bianco/nero ai colori:
8bit 256 colori, 16bit 65536 colori, 24bit 16M colori).
Ma a complicare un poco le cose e' arrivato prima il WWW, poi gli smartphone
ed infine tablet e TV come browser!
Le dimensioni dei browser piu' diffusi sono riportate su:
http://www.w3schools.com/browsers/browsers_display.asp
Per le televisioni vi sono risoluzioni standard cresciute via via nel tempo
e, in particolare per la qualita' di visione 3D, sono imporanti anche gli Hz
di refresh.
| Risoluzione video | Pixel | Distanza raccomandata | Note |
| CGA | 320x200 | 1981. 4 colori | |
| VGA | 640x480 | 16 colori oppure 320x200 con 256 colori | |
| ... | |||
| HD TV | 1366x768 | 3,9 X Diagonale dello schermo | |
| Full HD TV | 1920x1800 | 2,6 X Diagonale dello schermo | |
| Ultra HD TV (4K) | 3840x2160 | 1,3 X Diagonale dello schermo | In realta' il termine 4K sarebbe relativo alla risoluzione cinematografica che e' leggermente diversa: 4096×2160 |
Testo: Miscellanea HW
Data: 1 Maggio 1998
Versione: 1.1.6
Autore: mail@meo.bogliolo.name