Computer components and embedded systems · Componentes de ordenador y sistemas embebidos
| English | Español |
|---|---|
| embedded system/emˈbedɪd ˈsɪstəm/ | sistema embebido |
| input devices/ˈɪnpʊt dɪˈvaɪsɪz/ | dispositivos de entrada |
| output devices/ˈaʊtpʊt dɪˈvaɪsɪz/ | dispositivos de salida |
| primary memory/ˈpraɪməri ˈmeməri/ | memoria primaria |
| RAM/ræm/ | RAM |
| ROM/rɒm/ | ROM |
| secondary storage/ˈsekəndəri ˈstɔːrɪdʒ/ | almacenamiento secundario |
| volatile/ˈvɒlətaɪl/ | volátil |
| removable storage/rɪˈmuːvəbl ˈstɔːrɪdʒ/ | almacenamiento extraíble |
| buffer/ˈbʌfə/ | amortiguadora |
| firmware/ˈfɜːmweə/ | firmware |
The hundred computers you never see
- A new car carries around a hundred small computers. None has a keyboard or a screen, and most will never receive a software update.
- One runs the engine, one the brakes, one each window. Each does a single job for the life of the car.
- They are embedded systems 嵌入式系统, and there are far more of them in the world than laptops and phones put together.
- Before we get to them, we need the four blocks that every computer, hidden or not, is built from.
Las cien computadoras que nunca ves
- Un automóvil nuevo lleva alrededor de cien pequeños computadores. Ninguno tiene teclado ni pantalla, y la mayoría nunca recibirá una actualización de software.
- Uno gestiona el motor, otro los frenos, uno para cada ventana. Cada uno realiza una única tarea durante toda la vida útil del vehículo.
- Son sistemas embebidos 嵌入式系统, y hay muchos más en el mundo que las laptops y los teléfonos celulares juntos.
- Antes de entrar en ellos, necesitamos conocer los cuatro bloques de los que está construida cualquier computadora, ya sea visible o oculta.
The four blocks
- Input devices 输入设备 get data in: keyboard, mouse, microphone, scanner, sensors.
- Output devices 输出设备 give results out: monitor, speakers, printer, actuators.
- Primary memory 主存储器 is the fast memory the processor reaches directly: RAM 随机存取存储器 and ROM 只读存储器. It holds the running program and its data.
- Secondary storage 辅助存储器 is slower but larger, and keeps programs and data when the power is off: hard disk, SSD, optical disc, USB stick.
A monitor: the most familiar output device
Los cuatro bloques
- Dispositivos de entrada 输入设备 introducen datos: teclado, ratón, micrófono, escáner, sensores.
- Dispositivos de salida 输出设备 presentan resultados: monitor, altavoces, impresora, actuadores.
- Memoria principal 主存储器 es la memoria rápida a la que el procesador accede directamente: RAM 随机存取存储器 y ROM 只读存储器. Almacena el programa en ejecución y sus datos.
- Almacenamiento secundario 辅助存储器 es más lento pero de mayor capacidad, y conserva programas y datos cuando se apaga la corriente: disco duro, SSD, disco óptico, memoria USB.
Un monitor: el dispositivo de salida más familiar
Tap the blocks of a computer system · Toca los bloques de un sistema informático
Explore the four blocks plus the CPU. Data flows input → processing → output, while primary memory holds the running program and secondary storage keeps it for later. · Explora los cuatro bloques más la CPU. Los datos fluyen entrada → procesamiento → salida, mientras que la memoria primaria almacena el programa en ejecución y el almacenamiento secundario lo guarda para después.
Which of these is an input device? · ¿Cuál de estos es un dispositivo de entrada?
A scanner brings data in. Monitors, speakers and printers are output devices. · Un escáner introduce datos. Monitores, altavoces e impresoras son dispositivos de salida.
Why each block is needed
- Input: the computer can only work on data and instructions that have been entered.
- Output: results have to be presented in a form people, or other machines, can use.
- Primary memory: the processor can only execute instructions and use data held in memory it can address directly, and it must reach them fast.
- Secondary storage: primary memory is small and volatile 易失性, so programs and data must survive between sessions and when the power is off.
Por qué se necesita cada bloque
- Entrada: la computadora solo puede procesar datos e instrucciones que han sido ingresados.
- Salida: los resultados deben presentarse en un formato que personas u otras máquinas puedan utilizar.
- Memoria principal: el procesador solo puede ejecutar instrucciones y usar datos almacenados en la memoria a la que puede acceder directamente, y debe llegar a ellos con rapidez.
- Almacenamiento secundario: la memoria principal es pequeña y volátil 易失性, por lo que los programas y los datos deben sobrevivir entre sesiones y cuando se apaga la energía.
Match each block to the reason it is needed. · Asocia cada bloque con la razón por la que es necesario.
The syllabus asks for the need for each block, so each reason is a mark on its own. · El temario pide la necesidad de cada bloque, así que cada razón es un punto por separado.
Primary against secondary
- Primary memory is measured in gigabytes and answers in nanoseconds; secondary storage is measured in terabytes and answers in microseconds or milliseconds.
- RAM is volatile: its contents vanish without power. Secondary storage is non-volatile.
- The processor cannot run a program straight from a disk. The program is loaded from secondary storage into RAM first, and only then executed.
RAM: fast, volatile primary memory
A hard disk: slow but large, non-volatile secondary storage
Memoria principal frente a almacenamiento secundario
- La memoria principal se mide en gigabytes y responde en nanosegundos; el almacenamiento secundario se mide en terabytes y responde en microsegundos o milisegundos.
- La RAM es volátil: su contenido desaparece sin energía. El almacenamiento secundario es no volátil.
- El procesador no puede ejecutar un programa directamente desde un disco. El programa se carga desde el almacenamiento secundario hacia la RAM primero, y solo entonces se ejecuta.
RAM: memoria principal rápida y volátil
Un disco duro: almacenamiento secundario lento pero grande y no volátil
Match each part to its category. · Asocia cada parte con su categoría.
Keyboard = input, monitor = output, RAM = fast primary memory, SSD = non-volatile secondary storage. · Teclado = entrada, monitor = salida, RAM = memoria primaria rápida, SSD = almacenamiento secundario no volátil.
Primary memory differs from secondary storage because it: · La memoria primaria difiere del almacenamiento secundario porque:
Primary memory (RAM/ROM) is fast and directly accessible by the CPU; secondary storage is slower, larger and non-volatile. · La memoria primaria (RAM/ROM) es rápida y accesible directamente por la CPU; el almacenamiento secundario es más lento, mayor y no volátil.
Put the steps of running a stored program in order. · Ordena los pasos para ejecutar un programa almacenado.
The CPU can only run code from primary memory, so a program is loaded from storage into RAM first. · La CPU solo puede ejecutar código desde la memoria primaria, por lo que un programa se carga primero desde el almacenamiento hacia la RAM.
RAM is volatile (its contents are lost without power), while secondary storage keeps data when the power is off. · La RAM es volátil (su contenido se pierde sin alimentación), mientras que el almacenamiento secundario mantiene los datos cuando se corta la corriente.
That is why your work must be saved to storage — RAM only holds it while the computer is on. · Por eso tu trabajo debe guardarse en el almacenamiento: la RAM solo lo retiene mientras el ordenador está encendido.
Removable storage
- Removable storage 可移动存储 is secondary storage that can be taken out of one computer and put into another: USB flash drives, memory cards, optical discs, external drives.
- It is needed to move data between machines that are not networked, to keep a backup away from the computer, and to distribute software or media.
- Its drawbacks are the reasons for the rest of the syllabus's security topic: it can be lost, stolen, or carry malware.
Optical discs: removable secondary storage read by a laser
Almacenamiento extraíble
- Almacenamiento extraíble 可移动存储 es el almacenamiento secundario que puede sacarse de una computadora e insertarse en otra: memorias flash USB, tarjetas de memoria, discos ópticos, unidades externas.
- Se necesita para transferir datos entre máquinas que no están en red, para mantener una copia de seguridad separada de la computadora, y para distribuir software o medios.
- Sus desventajas son las razones detrás del tema de seguridad del resto del programa académico: puede perderse, ser robado o contener malware.
Discos ópticos: almacenamiento secundario extraíble leído por un láser
Which of these are removable secondary storage? Select all · todos that apply. · ¿Cuáles de estos son almacenamiento secundario extraíble? Selecciona todos los que correspondan.
RAM and the firmware ROM are primary memory, fixed inside the machine. Flash drives, discs and memory cards are non-volatile and move between computers. · La RAM y el chip ROM del firmware son memoria primaria, fija dentro del equipo. Las memorias flash, discos y tarjetas de memoria son no volátiles y se mueven entre ordenadores.
Buffers
- A buffer 缓冲 is a temporary area of memory that holds data while it passes between two devices working at different speeds.
- A printer buffer accepts a whole document in a moment, so the processor can carry on with other work while the printer takes minutes to print it.
- A video stream buffers a few seconds ahead, so a brief slowdown in the network does not stop the picture.
- The exam asks why: the two devices work at different rates, and the buffer lets the faster one continue instead of waiting.
Buffers
- Un buffer 缓冲 es un área temporal de memoria que retiene datos mientras pasan entre dos dispositivos que operan a velocidades diferentes.
- Un buffer de impresora acepta todo un documento al instante, para que el procesador pueda continuar con otros trabajos mientras la impresora tarda minutos en imprimirlo.
- Una transmisión de video hace buffering de unos segundos de anticipación, para que una breve lentitud en la red no detenga la imagen.
- En los exámenes preguntan el porqué: los dos dispositivos trabajan a tasas distintas, y el buffer permite que el más rápido continúe en lugar de esperar.
A ____ is a temporary area of memory that holds data while it passes between two devices working at different speeds. · Un ____ es un área temporal de memoria que retiene datos mientras pasan entre dos dispositivos que operan a diferentes velocidades.
The printer buffer is the standard example: the processor hands over the whole document and carries on while the slow printer works through it. · El buffer de la impresora es el ejemplo estándar: el procesador entrega todo el documento y continúa mientras la lenta impresora lo procesa.
Embedded systems
- An embedded system is a computer built into another device to do one fixed job: a washing machine, a microwave, a car's engine controller, a thermostat.
- Its program is stored in ROM as firmware 固件 and is usually never changed.
- Inputs are sensors and buttons; outputs are motors, heaters and small displays. There is no general-purpose operating system and no user installing software.
Sistemas embebidos
- Un sistema embebido es una computadora integrada en otro dispositivo para realizar una tarea fija: una lavadora, un horno de microondas, el controlador del motor de un auto, un termostato.
- Su programa se almacena en ROM como firmware 固件 y usualmente nunca se cambia.
- Las entradas son sensores y botones; las salidas son motores, calentadores y pantallas pequeñas. No hay sistema operativo de propósito general ni usuario instalando software.
An embedded system is: · Un sistema embebido es:
Embedded systems (in a washing machine, microwave, car…) are dedicated to a single fixed task. · Los sistemas embebidos (en lavadoras, microondas, coches...) están dedicados a una única tarea fija.
Worked example: benefits and drawbacks in exam form
- Each point needs the feature and its consequence for the user.
- Benefit: it is optimised for one task, so it is small, cheap in volume and uses little power. It runs one fixed program, so it is reliable and starts instantly with no set-up.
- Drawback: the firmware is hard or impossible to update, so a security fault found later cannot be fixed. It does one task only, so it cannot be upgraded to do more. When it fails the whole device is usually replaced, because it cannot be repaired.
- "Optimised" or "hard to update" on its own is half a point. The "so" clause earns the other half.
Ejemplo resuelto: beneficios y desventajas en formato de examen
- Cada punto necesita la característica y su consecuencia para el usuario.
- Beneficio: está optimizado para una sola tarea, por lo que es pequeño, económico en volumen y consume poca energía. Ejecuta un programa fijo, por lo que es confiable y arranca instantáneamente sin configuración previa.
- Desventaja: el firmware es difícil o imposible de actualizar, por lo que un fallo de seguridad detectado posteriormente no puede repararse. Realiza una sola tarea, por lo que no puede actualizarse para hacer más. Cuando falla, generalmente se reemplaza todo el dispositivo, porque no puede repararse.
- "Optimizado" o "difícil de actualizar" por sí solos son solo media parte de la respuesta. La cláusula con "por lo que" otorga la otra mitad.
A drawback of an embedded system is that it: · Una desventaja de un sistema embebido es que:
Being dedicated makes it efficient but inflexible — it cannot easily be repurposed and its firmware is hard to update. · Al estar dedicado, es eficiente pero inflexible: no se puede reutilizar fácilmente y su firmware es difícil de actualizar.
Worked example: choosing components for a scenario
- A supermarket self-checkout. Name a device for each block and say why it fits.
- Input: a barcode scanner (reads the product code faster and more accurately than typing), a touchscreen (customer choices), a card reader (payment).
- Output: the screen (prompts and totals), a receipt printer, a speaker (the "unexpected item" warning).
- Primary memory: RAM holds the running till program and the current basket.
- Secondary storage: an SSD holds the product database and the day's transactions between power cycles.
Ejemplo resuelto: elección de componentes para un escenario
- Una caja de autoservicio en un supermercado. Nombra un dispositivo para cada bloque y explica por qué se adapta.
- Entrada: un escáner de códigos de barras (lee el código del producto más rápido y con mayor precisión que escribirlo), una pantalla táctil (elecciones del cliente), un lector de tarjetas (pago).
- Salida: la pantalla (instrucciones y totales), una impresora de recibos, un altavoz (alerta de "artículo inesperado").
- Memoria principal: la RAM contiene el programa de caja en ejecución y la canasta actual.
- Almacenamiento secundario: un SSD contiene la base de datos de productos y las transacciones del día entre ciclos de encendido y apagado.
At the self-checkout, which of these are input · entrada devices? Select all · todos that apply. · En la caja de autoayuda, ¿cuáles de estos son dispositivos de entrada? Selecciona todos los que correspondan.
The scanner and the card reader bring data in; the printer and the speaker give results out. A touchscreen would count as both. · El escáner y el lector de tarjetas introducen datos; la impresora y el altavoz entregan resultados. Una pantalla táctil contaría como ambas cosas.
Marks that slip away
- "Memory" and "storage" are not interchangeable. RAM does not keep a program permanently, and a hard disk is not where a program runs.
- A buffer is not a cache. A cache speeds up repeated access to the same data; a buffer smooths a one-way transfer between devices of different speeds.
- A drawback of an embedded system needs its consequence: "cannot be updated, so a later security fault stays unfixed".
- A touchscreen is both input and output. Say which role you mean.
Puntos que se pierden
- "Memoria" y "almacenamiento" no son intercambiables. La RAM no guarda un programa permanentemente, y un disco duro no es donde se ejecuta un programa.
- Un buffer no es una cache. Una cache acelera el acceso repetido a los mismos datos; un buffer suaviza una transferencia unidireccional entre dispositivos de velocidades diferentes.
- Una desventaja de un sistema embebido necesita su consecuencia: "no se puede actualizar, por lo que un fallo de seguridad posterior queda sin solucionar".
- Una pantalla táctil es tanto entrada como salida. Especifica a qué rol te refieres.
A buffer and a cache do the same job. · Un buffer y una caché hacen lo mismo.
A cache keeps copies of recently used data so repeated access is fast; a buffer holds data in transit between devices of different speeds. · Una caché guarda copias de datos usados recientemente para que el acceso repetido sea rápido; un buffer retiene datos en tránsito entre dispositivos de diferentes velocidades.
You've got it
- four blocks: input, output, primary memory (RAM/ROM, fast, volatile, CPU-direct), secondary storage (large, non-volatile; removable moves data between machines)
- a program is loaded from secondary storage into RAM before it runs
- a buffer holds data between two devices of different speeds so the faster one can carry on
- an embedded system does one fixed job from firmware: cheap, reliable, instant, but hard to update or upgrade
Ya lo dominas
- cuatro bloques: entrada, salida, memoria principal (RAM/ROM, rápida, volátil, acceso directo por CPU), almacenamiento secundario (grande, no volátil; el extraíble mueve datos entre máquinas)
- un programa se carga desde el almacenamiento secundario hacia la RAM antes de ejecutarse
- un buffer retiene datos entre dos dispositivos de velocidades diferentes para que el más rápido pueda continuar
- un sistema embebido realiza una tarea fija mediante firmware: barato, confiable, instantáneo, pero difícil de actualizar o mejorar