Computer components and embedded systems · Composants informatiques et systèmes embarqués
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|---|---|
| embedded system/emˈbedɪd ˈsɪstəm/ | système embarqué |
| input devices/ˈɪnpʊt dɪˈvaɪsɪz/ | périphériques d'entrée |
| output devices/ˈaʊtpʊt dɪˈvaɪsɪz/ | périphériques de sortie |
| primary memory/ˈpraɪməri ˈmeməri/ | mémoire primaire |
| RAM/ræm/ | RAM |
| ROM/rɒm/ | ROM |
| secondary storage/ˈsekəndəri ˈstɔːrɪdʒ/ | stockage secondaire |
| volatile/ˈvɒlətaɪl/ | volatil |
| removable storage/rɪˈmuːvəbl ˈstɔːrɪdʒ/ | stockage amovible |
| buffer/ˈbʌfə/ | tampon |
| 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.
Les cent ordinateurs que vous ne voyez jamais
- Une nouvelle voiture transporte environ cent petits ordinateurs. Aucun ne possède de clavier ni d'écran, et la plupart ne recevront jamais de mise à jour logicielle.
- L'un gère le moteur, l'autre les freins, un pour chaque fenêtre. Chacun effectue une tâche unique pendant toute la durée de vie de la voiture.
- Ce sont des embedded systems 嵌入式系统, et il y en a beaucoup plus dans le monde que les ordinateurs portables et les téléphones réunis.
- Avant d'y arriver, nous avons besoin des quatre blocs dont tout ordinateur, caché ou non, est construit.
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
Les quatre blocs
- Les dispositifs d'entrée 输入设备 font entrer les données : clavier, souris, microphone, scanner, capteurs.
- Les dispositifs de sortie 输出设备 donnent les résultats : moniteur, haut-parleurs, imprimante, actionneurs.
- Primary memory 主存储器 est la mémoire rapide à laquelle le processeur accède directement : RAM 随机存取存储器 et ROM 只读存储器. Elle contient le programme en cours d'exécution et ses données.
- Secondary storage 辅助存储器 est plus lente mais de plus grande capacité, et conserve les programmes et les données lorsque l'alimentation est coupée : disque dur, SSD, disque optique, clé USB.
Un moniteur : le périphérique de sortie le plus familier
Tap the blocks of a computer system · Appuyez sur les blocs d'un système informatique
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. · Explorez les quatre blocs ainsi que le CPU. Les données circulent entrée → traitement → sortie, tandis que la mémoire primaire contient le programme en cours et le stockage secondaire le conserve pour plus tard.
Which of these is an input device? · Lequel de ceux-ci est un périphérique d'entrée ?
A scanner brings data in. Monitors, speakers and printers are output devices. · Un scanner fait entrer des données. Les moniteurs, haut-parleurs et imprimantes sont des périphériques de sortie.
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.
Pourquoi chaque bloc est nécessaire
- Input : l'ordinateur ne peut traiter que les données et instructions qui ont été saisies.
- Output : les résultats doivent être présentés sous une forme utilisable par les humains ou d'autres machines.
- Primary memory : le processeur ne peut exécuter des instructions et utiliser des données qu'à partir de la mémoire qu'il peut adresser directement, et il doit y accéder rapidement.
- Secondary storage : la mémoire principale est petite et volatile 易失性, donc les programmes et les données doivent persister entre les sessions et lors de la coupure de courant.
Match each block to the reason it is needed. · Associez chaque bloc à la raison pour laquelle il est nécessaire.
The syllabus asks for the need for each block, so each reason is a mark on its own. · Le programme demande la nécessité de chaque bloc, donc chaque raison vaut une marque à part entière.
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
Mémoire principale contre secondaire
- La mémoire principale est mesurée en gigaoctets et répond en nanosecondes ; le stockage secondaire est mesuré en téraoctets et répond en microsecondes ou millisecondes.
- RAM est volatile : son contenu disparaît sans alimentation. Le stockage secondaire est non-volatile.
- Le processeur ne peut pas exécuter un programme directement depuis un disque. Le programme est chargé du stockage secondaire vers la RAM d'abord, puis exécuté.
RAM : mémoire principale rapide et volatile
Un disque dur : lent mais grand, stockage secondaire non-volatile
Match each part to its category. · Associez chaque partie à sa catégorie.
Keyboard = input, monitor = output, RAM = fast primary memory, SSD = non-volatile secondary storage. · Clavier = entrée, moniteur = sortie, RAM = mémoire primaire rapide, SSD = stockage secondaire non volatile.
Primary memory differs from secondary storage because it: · La mémoire primaire diffère du stockage secondaire car elle :
Primary memory (RAM/ROM) is fast and directly accessible by the CPU; secondary storage is slower, larger and non-volatile. · La mémoire primaire (RAM/ROM) est rapide et directement accessible par le CPU ; le stockage secondaire est plus lent, plus grand et non volatile.
Put the steps of running a stored program in order. · Mettez les étapes d'exécution d'un programme stocké dans l'ordre.
The CPU can only run code from primary memory, so a program is loaded from storage into RAM first. · Le CPU ne peut exécuter que du code provenant de la mémoire primaire, donc un programme est d'abord chargé depuis le stockage vers la RAM.
RAM is volatile (its contents are lost without power), while secondary storage keeps data when the power is off. · La RAM est volatile (son contenu est perdu sans alimentation), tandis que le stockage secondaire conserve les données lorsque l'alimentation est coupée.
That is why your work must be saved to storage — RAM only holds it while the computer is on. · C'est pourquoi votre travail doit être sauvegardé sur le stockage — la RAM ne le conserve que tant que l'ordinateur est allumé.
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
Stockage amovible
- Removable storage 可移动存储 est un stockage secondaire qui peut être retiré d'un ordinateur et inséré dans un autre : clés USB, cartes mémoire, disques optiques, disques externes.
- Il est nécessaire pour transférer des données entre des machines non connectées en réseau, conserver une backup à distance de l'ordinateur, et distribuer des logiciels ou du contenu multimédia.
- Ses inconvénients sont les raisons du sujet sécurité du reste du programme : il peut être perdu, volé, ou transporter des malwares.
Disques optiques : stockage secondaire amovible lu par un laser
Which of these are removable secondary storage? Select all · tout that apply. · Parmi ces options, lesquelles sont des supports de stockage secondaire amovibles ? Sélectionnez toutes les réponses appropriées.
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 et la ROM de micrologiciel constituent la mémoire primaire, fixées à l'intérieur de la machine. Les clés flash, disques et cartes mémoire sont non volatiles et peuvent être transférés entre ordinateurs.
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.
Tampons (Buffers)
- Un buffer 缓冲 est une zone temporaire de mémoire qui retient des données pendant leur transfert entre deux dispositifs fonctionnant à des vitesses différentes.
- Un tampon d'imprimante accepte un document entier instantanément, afin que le processeur puisse continuer d'autres tâches tandis que l'imprimante met plusieurs minutes à l'imprimer.
- Un flux vidéo met en buffer quelques secondes d'avance, afin qu'une brève lenteur du réseau n'arrête pas l'image.
- L'examen demande pourquoi : les deux dispositifs fonctionnent à des rythmes différents, et le tampon permet au plus rapide de continuer au lieu d'attendre.
A ____ is a temporary area of memory that holds data while it passes between two devices working at different speeds. · Un ____ est une zone temporaire de mémoire qui retient les données pendant qu'elles transitent entre deux dispositifs fonctionnant à des vitesses différentes.
The printer buffer is the standard example: the processor hands over the whole document and carries on while the slow printer works through it. · Le tampon d'imprimante est l'exemple standard : le processeur transmet le document entier et continue son travail pendant que l'imprimante lente traite le fichier progressivement.
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.
Systèmes embarqués
- Un embedded system est un ordinateur intégré dans un autre dispositif pour accomplir une tâche fixe : une machine à laver, un four à micro-ondes, le contrôleur de moteur d'une voiture, un thermostat.
- Son programme est stocké dans la ROM comme firmware 固件 et est généralement jamais modifié.
- Les entrées sont des capteurs et des boutons ; les sorties sont des moteurs, des chauffages et de petits écrans. Il n'y a pas de système d'exploitation polyvalent ni d'utilisateur installant des logiciels.
An embedded system is: · Un système embarqué est :
Embedded systems (in a washing machine, microwave, car…) are dedicated to a single fixed task. · Les systèmes embarqués (dans une machine à laver, un four à micro-ondes, une voiture…) sont dédiés à une seule tâche fixe.
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.
Exemple corrigé : avantages et inconvénients sous forme d'examen
- Chaque point nécessite la caractéristique et sa conséquence pour l'utilisateur.
- Avantage : il est optimisé pour une tâche, donc il est petit, bon marché en volume et consomme peu d'énergie. Il exécute un programme fixe, donc il est fiable et démarre instantanément sans configuration.
- Inconvénient : le firmware est difficile ou impossible à mettre à jour, donc une faille de sécurité découverte ultérieurement ne peut pas être réparée. Il ne fait qu'une seule tâche, donc il ne peut pas être mis à niveau pour en faire plus. Lorsqu'il tombe en panne, tout le dispositif est généralement remplacé, car il ne peut pas être réparé.
- "Optimisé" ou "difficile à mettre à jour" seul ne vaut que la moitié d'un point. La clause avec "so" rapporte l'autre moitié.
A drawback of an embedded system is that it: · Un inconvénient d'un système embarqué est qu'il :
Being dedicated makes it efficient but inflexible — it cannot easily be repurposed and its firmware is hard to update. · Sa dédicace le rend efficace mais inflexible — il ne peut pas être facilement réutilisé et son micrologiciel est difficile à mettre à jour.
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.
Exemple corrigé : choix de composants pour un scénario
- Un guichet auto-checkout de supermarché. Nommez un dispositif pour chaque bloc et expliquez pourquoi il s'adapte.
- Input : un lecteur de codes-barres (lit le code produit plus vite et plus précisément que la saisie manuelle), un écran tactile (choix du client), un lecteur de cartes (paiement).
- Output : l'écran (invitations et totaux), une imprimante de reçus, un haut-parleur (avertissement "objet inattendu").
- Primary memory : la RAM contient le programme de caisse en cours d'exécution et le panier actuel.
- Secondary storage : un SSD contient la base de données produits et les transactions de la journée entre les cycles d'alimentation.
At the self-checkout, which of these are input · entrée devices? Select all · tout that apply. · Au guichet automatique, lesquels de ces éléments sont des dispositifs d'entrée ? Sélectionnez toutes les réponses appropriées.
The scanner and the card reader bring data in; the printer and the speaker give results out. A touchscreen would count as both. · Le scanneur et le lecteur de cartes apportent des données ; l'imprimante et le haut-parleur fournissent des résultats. Un écran tactile serait compté comme les deux.
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.
Pièges qui font perdre des points
- "Mémoire" et "stockage" ne sont pas interchangeables. La RAM ne conserve pas un programme définitivement, et un disque dur n'est pas l'endroit où un programme s'exécute.
- Un buffer n'est pas un cache. Un cache accélère l'accès répété aux mêmes données ; un buffer lisse un transfert unidirectionnel entre des dispositifs de vitesses différentes.
- Un inconvénient d'un système embarqué nécessite sa conséquence : "ne peut pas être mis à jour, donc une faille de sécurité ultérieure reste non réparée".
- Un écran tactile est à la fois entrée et sortie. Précisez quel rôle vous désignez.
A buffer and a cache do the same job. · Un tampon et un cache effectuent la même tâche.
A cache keeps copies of recently used data so repeated access is fast; a buffer holds data in transit between devices of different speeds. · Un cache garde des copies des données récemment utilisées afin que leur accès répété soit rapide ; un tampon retient les données en transit entre des dispositifs de vitesses différentes.
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
Vous avez compris
- quatre blocs : input, output, primary memory (RAM/ROM, rapide, volatile, direct CPU), secondary storage (grand, non-volatile ; amovible pour transférer des données entre machines)
- un programme est chargé du stockage secondaire vers la RAM avant son exécution
- un buffer retient des données entre deux dispositifs de vitesses différentes afin que le plus rapide puisse continuer
- un embedded system accomplit une tâche fixe à partir de firmware : bon marché, fiable, instantané, mais difficile à mettre à jour ou à améliorer