Storage and peripheral devices · Stockage et périphériques
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|---|---|
| magnetic hard disk/mæɡˈnetɪk hɑːd dɪsk/ | disque dur magnétique |
| tracks/træks/ | pistes |
| sectors/ˈsektəz/ | secteurs |
| solid-state drive/ˈsɒlɪd steɪt draɪv/ | disque à semi-conducteurs |
| floating-gate transistor/ˈfləʊtɪŋ ɡeɪt trænˈzɪstə/ | transistor à grille flottante |
| optical disc/ˈɒptɪkl dɪsk/ | disque optique |
| laser printer/ˈleɪzə ˈprɪntə/ | imprimante laser |
| drum/drʌm/ | drum |
| toner/ˈtəʊnə/ | toner |
| fuser/ˈfjuːsə/ | fixateur |
| 3D printer/ˌθriː ˈdiː ˈprɪntə/ | imprimante 3D |
| filament/ˈfɪləmənt/ | filament |
| microphone/ˈmaɪkrəfəʊn/ | microphone |
| diaphragm/ˈdaɪəfræm/ | diaphragme |
| ADC/ˌeɪ diː ˈsiː/ | ADC |
| touchscreen/ˈtʌtʃskriːn/ | écran tactile |
| capacitive/kəˈpæsɪtɪv/ | capacitif |
| resistive/rɪˈzɪstɪv/ | résistif |
| virtual reality headset/ˈvɜːtʃuːəl rɪˈælɪti ˈhedset/ | casque de réalité virtuelle |
Five megabytes that weighed a tonne
- In 1956 IBM shipped the first hard disk drive. It stored 5 megabytes on fifty spinning platters, each 24 inches across, and the unit weighed about a tonne.
- A 2.5-inch drive today holds a million times as much, using exactly the same idea: magnetise tiny regions of a spinning disc and read them back.
- The exam asks you to describe how each principal device works, step by step, in the order the mark scheme lists.
- This lesson takes them one at a time: the three kinds of storage, then the peripherals.
Cinq mégaoctets qui pesaient une tonne
- En 1956, IBM a expédié le premier disque dur. Il stockait 5 mégaoctets sur cinquante plateaux tournants, chacun de 24 pouces de diamètre, et l'unité pesait environ une tonne.
- Un lecteur de 2.5 pouces d'aujourd'hui contient un million de fois plus, en utilisant exactement la même idée : aimanter de minuscules régions d'un disque en rotation et les relire.
- L'examen vous demande de décrire comment chaque dispositif principal fonctionne, étape par étape, dans l'ordre listé par la grille de notation.
- Cette leçon les aborde un par un : les trois types de stockage, puis les périphériques.
Magnetic hard disk
- A magnetic hard disk 磁盘 (HDD) stores data as magnetised regions on spinning platters coated with magnetic material.
- Each surface is divided into concentric tracks 磁道, and each track into sectors 扇区. A read/write head on an actuator arm moves across the platter to the right track and waits for the sector to pass under it.
- Cheap per gigabyte and large, but the moving parts make it slower, noisier and easier to damage by a knock.
The actuator arm swings the read/write head across the spinning platter
A platter stores data in concentric tracks, each divided into sectors
Disque dur magnétique
- Un magnetic hard disk 磁盘 (HDD) stocke les données sous forme de régions magnétisées sur des plateaux tournants revêtus de matériau magnétique.
- Chaque surface est divisée en tracks 磁道 concentriques, et chaque track en sectors 扇区. Une tête de lecture/écriture sur un bras actionneur se déplace sur le plateau jusqu'au bon track et attend que le secteur passe dessous.
- Bon marché par gigaoctet et grande capacité, mais les pièces mobiles le rendent plus lent, plus bruyant et plus susceptible d'être endommagé par un choc.
Le bras actionneur balaye la tête de lecture/écriture sur le plateau tournant
Un plateau stocke les données dans des tracks concentriques, chacun divisé en secteurs
Put the steps of reading a sector from a hard disk in order. · Mettez les étapes de lecture d'un secteur sur un disque dur dans l'ordre.
Spin, seek the track, wait for the sector, read the magnetisation: the two waits are why a hard disk is slower than an SSD. · Rotation, recherche de la piste, attente du secteur, lecture de la magnétisation : les deux temps d'attente expliquent pourquoi un disque dur est plus lent qu'un SSD.
Solid-state (flash) memory
- A solid-state drive 固态硬盘 (SSD) stores data as electric charge trapped in floating-gate transistors 浮栅晶体管 inside NAND flash chips. No moving parts.
- So it is faster to access, silent, uses less power and survives being dropped. It costs more per gigabyte, and each cell can only be rewritten a limited number of times.
- The same flash memory is in USB sticks and memory cards.
Inside an SSD: rows of flash memory chips and a controller, nothing that moves
Mémoire solide (flash)
- Un solid-state drive 固态硬盘 (SSD) stocke les données sous forme de charge électrique piégée dans des transistors à grille flottante 浮栅晶体管 à l'intérieur de puces NAND flash. Aucune pièce mobile.
- Il est donc plus rapide à accéder, silencieux, consomme moins d'énergie et résiste aux chutes. Il coûte plus cher par gigaoctet, et chaque cellule ne peut être réécrite qu'un nombre limité de fois.
- La même mémoire flash se trouve dans les clés USB et les cartes mémoire.
À l'intérieur d'un SSD : rangées de puces de mémoire flash et un contrôleur, rien qui bouge
How does an SSD differ from a magnetic hard disk? · En quoi un SSD diffère-t-il d'un disque dur magnétique ?
SSDs store charge in flash transistors — no moving parts, faster and tougher, but dearer per GB and cells wear out. · Les SSD stockent la charge dans des transistors flash — pas de pièces mobiles, plus rapides et robustes, mais plus chers par Go et les cellules s'usent.
Optical disc reader and writer
- An optical disc 光盘 (CD, DVD, Blu-ray) stores data along one long spiral track as pits and lands. A laser shines on the track and a sensor measures how much light is reflected: a change in reflectivity is read as a bit.
- A writer uses a stronger laser to change the surface, burning a dye layer or altering a phase-change layer, so the reflectivity pattern is created.
- Blu-ray uses a shorter-wavelength laser than DVD, so its pits are smaller and it holds more.
A laser reads the pits and lands of the spiral track
Lecteur et graveur de disque optique
- Un optical disc 光盘 (CD, DVD, Blu-ray) stocke les données le long d'une longue piste spirale sous forme de pits et de lands. Un laser éclaire la piste et un capteur mesure la quantité de lumière réfléchie : un changement de réflectivité est lu comme un bit.
- Un graveur utilise un laser plus puissant pour modifier la surface, en brûlant une couche de colorant ou en altérant une couche à changement de phase, créant ainsi le motif de réflectivité.
- Le Blu-ray utilise un laser à longueur d'onde plus courte que le DVD, donc ses pits sont plus petits et il stocke davantage.
Un laser lit les pits et les lands de la piste spirale
How does an optical disc (CD/DVD) store and read data? · En quoi un disque optique (CD/DVD) stocke-t-il et lit-il les données ?
A laser reads the pattern of pits; writing uses a stronger laser to change reflectivity. · Un laser lit le motif de sillons ; l'écriture utilise un laser plus puissant pour modifier la réflectivité.
Match each secondary-storage type to how it stores data. · Reliez chaque type de stockage secondaire à la manière dont il stocke les données.
The three storage technologies — magnetic, solid-state and optical — differ in the physics they use to hold a bit. · Les trois technologies de stockage — magnétique, solid-state et optique — diffèrent par la physique utilisée pour maintenir un bit.
Worked example: choosing a storage device
- Always give the device and the reason that fits the scenario.
- A student's laptop: an SSD, because it has no moving parts, so it survives being carried, starts quickly and draws little power from the battery.
- A family's photo and video archive: a magnetic hard disk, because it is the cheapest per gigabyte for several terabytes that are read only occasionally.
- A film sold in shops: an optical disc, because discs are cheap to press in volume and the customer cannot overwrite them.
Exemple corrigé : choisir un dispositif de stockage
- Donnez toujours le dispositif et la raison qui correspond au scénario.
- Un ordinateur portable d'étudiant : un SSD, car il n'a pas de pièces mobiles, donc il résiste aux transports, démarre rapidement et tire peu d'énergie de la batterie.
- Une archive photo et vidéo familiale : un disque dur magnétique, car c'est le moins cher par gigaoctet pour plusieurs téraoctets lus occasionnellement uniquement.
- Un film vendu en magasin : un disque optique, car les disques sont bon marché à presser en volume et le client ne peut pas les réécrire.
Match each scenario to the best storage device. · Reliez chaque scénario au meilleur dispositif de stockage.
The device is only half the answer; the reason that fits the scenario is the other half. · Le dispositif n'est que la moitié de la réponse ; la raison correspondant au scénario constitue l'autre moitié.
Laser printer
- A laser printer 激光打印机 works in the steps the mark scheme lists. The page data goes to the printer's buffer. The drum 感光鼓 is given a uniform electrostatic charge.
- A laser, reflected off a rotating mirror, scans the image onto the drum and removes the charge where it strikes, so the charge left matches the page.
- Toner 墨粉, a charged powder, is attracted only to the charged parts of the drum. The paper is given the opposite charge and the toner transfers onto it.
- The fuser 定影器, a pair of heated rollers, melts the toner into the paper. The drum is discharged and cleaned for the next page.
A laser printer: charge, laser, toner, transfer, fuse
Imprimante laser
- Une laser printer 激光打印机 fonctionne selon les étapes listées par la grille de notation. Les données de la page vont dans le tampon de l'imprimante. Le drum 感光鼓 reçoit une charge électrostatique uniforme.
- Un laser, réfléchi par un miroir rotatif, scanne l'image sur le drum et retire la charge là où il frappe, de sorte que la charge restante correspond à la page.
- Le toner 墨粉, une poudre chargée, est attiré uniquement vers les parties chargées du drum. Le papier reçoit la charge opposée et le toner se transfère dessus.
- Le fuser 定影器, une paire de rouleaux chauffants, fait fondre le toner dans le papier. Le drum est déchargé et nettoyé pour la prochaine page.
Une imprimante laser : charge, laser, toner, transfert, fusion
How a laser printer prints a page · Comment une imprimante laser imprime une page
Step through the five stages in the order the mark scheme lists them — charge, laser, toner, transfer, fuse. · Parcourez les cinq étapes dans l'ordre listé par le corrigé : charge, laser, toner, transfert, fusion.
Put the stages of laser printing in order. · Mettez les étapes de l'impression laser dans l'ordre.
Charge, laser, toner, transfer, fuse. The mark scheme gives the steps in this order, and so should you. · Charge, laser, toner, transfert, fusion. Le corrigé donne les étapes dans cet ordre, et vous devriez faire de même.
3D printer
- A 3D printer 3D打印机 builds a solid object layer by layer from a digital model.
- The model is designed in CAD software or scanned; slicing software cuts it into thin horizontal layers and produces the instructions for each.
- An FDM printer melts plastic filament 塑料丝 and lays it down through a moving nozzle; a resin printer cures liquid resin with UV light; a powder printer fuses powder with a laser. Each layer bonds to the one below.
- Uses: prototypes, custom medical parts such as prosthetics, spare parts made on demand.
An FDM 3D printer melts filament and builds the object one layer at a time
Imprimante 3D
- Une 3D printer 3D打印机 construit un objet solide couche par couche à partir d'un modèle numérique.
- Le modèle est conçu dans un logiciel de CAO ou numérisé ; un logiciel de tranchage le découpe en fines couches horizontales et produit les instructions pour chacune.
- Une imprimante FDM fait fondre du filament 塑料丝 (plastique) et l'expulse par une buse mobile ; une imprimante à résine polymérise du résin liquide avec des UV ; une imprimante à poudre fonde la poudre avec un laser. Chaque couche s'agglomère à celle qui précède.
- Usages : prototypes, pièces médicales personnalisées comme des prothèses, pièces détachées fabriquées sur demande.
Une imprimante 3D FDM fait fondre le filament et construit l'objet couche par couche
A 3D printer builds an object one ____ at a time, each bonding to the one below. · Une imprimante 3D construit un objet couche par couche, chaque couche adhérant à celle du dessous.
Slicing software cuts the model into thin horizontal layers; the printer deposits, cures or fuses one layer at a time. · Le logiciel de découpage divise le modèle en fines couches horizontales ; l'imprimante dépose, polymérise ou fuse une couche à la fois.
Microphone and speakers
- In a microphone 麦克风, sound waves make a diaphragm 膜片 vibrate. The diaphragm moves a coil in a magnetic field (or changes the gap of a capacitor), producing a varying electrical signal.
- That signal is analogue, so an ADC 模数转换器 (analogue-to-digital converter) samples it and turns it into binary before it can be stored.
- A speaker runs the process backwards: a DAC produces a varying current, the current in a coil makes it move in a magnetic field, and the attached cone pushes the air to make sound.
Inside a microphone: sound vibrates the diaphragm and coil to produce a current
A speaker is a microphone in reverse: current moves the coil, the cone moves the air
Microphone et haut-parleurs
- Dans un microphone 麦克风, les ondes sonores font vibrer un membrane 膜片. La membrane déplace une bobine dans un champ magnétique (ou modifie l'écartement d'un condensateur), produisant un signal électrique variable.
- Ce signal est analogique, donc un ADC 模数转换器 (convertisseur analogique-numérique) l'échantillonne et le convertit en binaire avant qu'il ne soit stocké.
- Un haut-parleur inverse le processus : un DAC produit un courant variable, le courant dans une bobine la fait bouger dans un champ magnétique, et le cône attaché pousse l'air pour produire du son.
À l'intérieur d'un microphone : le son vibre la membrane et la bobine pour produire un courant
Un haut-parleur est un microphone à l'envers : le courant déplace la bobine, le cône déplace l'air
A microphone's analogue signal must pass through which component to be stored digitally? · Le signal analogique d'un microphone doit passer par quel composant pour être stocké numériquement ?
An ADC converts the continuous analogue signal into digital samples the computer can store. · Un ADC convertit le signal analogique continu en échantillons numériques que l'ordinateur peut stocker.
Put the steps of recording sound digitally in order. · Mettez les étapes de l'enregistrement sonore numériquement dans l'ordre.
A microphone is a transducer (sound → voltage); the ADC then turns that analogue signal into storable digital samples. · Un microphone est un transducteur (son → tension) ; l'ADC transforme ensuite ce signal analogique en échantillons numériques stockables.
Touchscreen
- A touchscreen 触摸屏 is both an input device and an output device.
- Capacitive 电容式: the glass carries a layer that stores charge. A finger touching it changes the charge at that point, and sensors at the corners work out the coordinates. Accurate, bright, supports multi-touch, but needs a conductive touch.
- Resistive 电阻式: two flexible layers separated by a small gap. Pressing them together completes a circuit at the touch point and the voltage gives the coordinates. Works with a stylus or a gloved hand, but is dimmer and cannot do multi-touch.
Capacitive touchscreens respond to the charge of a fingertip
Écran tactile
- Un écran tactile 触摸屏 est à la fois un périphérique d'entrée et un périphérique de sortie.
- Capacitif 电容式 : le verre porte une couche qui stocke une charge. Un doigt qui la touche change la charge à cet endroit, et des capteurs aux coins déterminent les coordonnées. Précis, lumineux, prend en charge le multi-touch, mais nécessite un toucher conducteur.
- Résistif 电阻式 : deux couches flexibles séparées par un petit écart. Les presser ensemble ferme un circuit au point de contact et la tension donne les coordonnées. Fonctionne avec un stylet ou une main gantée, mais est moins lumineux et ne peut pas faire de multi-touch.
Les écrans tactiles capacitifs répondent à la charge d'une pulpe digitale
A capacitive touchscreen supports multi-touch and responds to a conductive finger, while a resistive one needs physical pressure. · Un écran tactile capacitif prend en charge le multi-touch et répond à un doigt conducteur, tandis qu'un écran résistif nécessite une pression physique.
Capacitive screens sense a finger disturbing a charge field (multi-touch, accurate); resistive screens work by pressing two layers together. · Les écrans capacitifs détectent un doigt perturbant un champ de charge (multi-touch, précis) ; les écrans résistifs fonctionnent en pressant deux couches ensemble.
Virtual reality headset
- A virtual reality headset 虚拟现实头显 shows each eye a slightly different image on its own display (or half of one screen), so the brain sees depth.
- A gyroscope and an accelerometer sense how the head turns and tilts; the images are redrawn many times a second to match, so the scene appears fixed while the user looks around.
- Headphones supply sound that changes with head position, and external cameras or infrared sensors may track where the user is standing.
A VR headset: two images, motion sensors and sound that follows the head
Casque de réalité virtuelle
- Un casque de réalité virtuelle 虚拟现实头显 affiche à chaque œil une image légèrement différente sur son propre affichage (ou la moitié d'un écran), pour que le cerveau perçoive la profondeur.
- Un gyroscope et un accéléromètre détectent comment la tête tourne et s'incline ; les images sont redessinées plusieurs fois par seconde pour correspondre, afin que la scène paraisse fixe pendant que l'utilisateur regarde autour de lui.
- Des écouteurs fournissent un son qui change selon la position de la tête, et des caméras externes ou des capteurs infrarouges peuvent suivre où se tient l'utilisateur.
Un casque VR : deux images, des capteurs de mouvement et un son qui suit la tête
Which of these are features of a virtual reality headset? Select all · tout that apply. · Parmi ces options, lesquelles sont des caractéristiques d'un casque de réalité virtuelle ? Sélectionnez toutes les réponses appropriées.
Two images give depth, the motion sensors keep the scene fixed as the head turns, and the audio follows. Pits and lands belong to optical discs. · Deux images offrent la profondeur, les capteurs de mouvement maintiennent la scène fixe lors des mouvements de tête, et l'audio suit. Les sillons et les surfaces planes appartiennent aux disques optiques.
Worked example: "describe the principal operation"
- Task: describe how a magnetic hard disk stores and reads data. [4]
- Platters coated with magnetic material spin at high speed. The surface is divided into tracks and sectors. A read/write head on an actuator arm moves to the correct track. Data is stored as magnetised regions representing 1s and 0s, and the head detects the magnetisation as the sector passes beneath it.
- Four separate steps, in order, each naming a part. That is how the four marks are given.
Exemple résolu : "décrire le fonctionnement principal"
- Tâche : décrire comment un disque dur magnétique stocke et lit les données. [4]
- Les plateaux revêtus de matériau magnétique tournent à grande vitesse. La surface est divisée en pistes et en secteurs. Une tête de lecture/écriture sur un bras actionneur se déplace vers la piste correcte. Les données sont stockées sous forme de régions magnétisées représentant des 1 et des 0, et la tête détecte l'aimantation alors que le secteur passe dessous.
- Quatre étapes distinctes, dans l'ordre, nommant chacune une partie. C'est ainsi que les quatre points sont attribués.
Marks that slip away
- "An SSD is faster" is not an operation. Say what stores the data (charge in transistors) and why it is fast (no moving parts).
- Toner sticks to the charged parts of the drum, and the fuser melts it. Leaving out either the charge or the heat loses the sequence.
- A microphone needs an ADC before the sound can be stored; a speaker needs a DAC. Name the converter.
- Capacitive and resistive are not two words for one thing. Capacitive detects a change in charge; resistive detects two layers pressed together.
Pièges qui font perdre des points
- "Un SSD est plus rapide" n'est pas une opération. Dire ce qui stocke les données (charge dans des transistors) et pourquoi c'est rapide (pas de pièces mobiles).
- Le toner adhère aux parties chargées du tambour, et le fuser le fait fondre. Omettre soit la charge soit la chaleur perd la séquence.
- Un microphone a besoin d'un ADC avant que le son puisse être stocké ; un haut-parleur a besoin d'un DAC. Nommer le convertisseur.
- Capacitif et résistif ne sont pas deux mots pour une seule chose. Capacitif détecte un changement de charge ; résistif détecte deux couches pressées ensemble.
You've got it
- HDD: magnetised regions on spinning platters, tracks and sectors, moving head; SSD: charge in flash transistors, no moving parts; optical: laser reads pits and lands
- laser printer: charge the drum → laser draws the page → toner sticks to the charge → transfers to paper → fuser melts it
- 3D printer builds layer by layer from a sliced model; microphone diaphragm + coil + ADC; speaker is the reverse
- touchscreen: capacitive (charge, multi-touch) or resistive (pressed layers); VR headset: two images, motion sensors, head-tracked sound
Vous avez compris
- HDD : régions magnétisées sur des plateaux rotatifs, pistes et secteurs, tête mobile ; SSD : charge dans des transistors flash, pas de pièces mobiles ; optique : un laser lit des sillons et des surfaces planes
- imprimante laser : charger le tambour → le laser dessine la page → le toner adhère à la charge → transfert sur papier → le fuser le fait fondre
- imprimante 3D construit couche par couche à partir d'un modèle tranché ; microphone membrane + bobine + ADC ; haut-parleur est l'inverse
- écran tactile : capacitif (charge, multi-touch) ou résistif (couches pressées) ; casque VR : deux images, capteurs de mouvement, son suivi par la tête