רכיבי מחשב ומערכות מובנות
הוצג| English | משמעות |
|---|---|
| embedded system/emˈbedɪd ˈsɪstəm/ | מערכת מובנית |
| input devices/ˈɪnpʊt dɪˈvaɪsɪz/ | מכשירי כניסה |
| output devices/ˈaʊtpʊt dɪˈvaɪsɪz/ | מכשירי יציאה |
| primary memory/ˈpraɪməri ˈmeməri/ | זיכרון ראשוני |
| RAM/ræm/ | RAM |
| ROM/rɒm/ | ROM |
| secondary storage/ˈsekəndəri ˈstɔːrɪdʒ/ | אחסון משני |
| volatile/ˈvɒlətaɪl/ | נדיף |
| removable storage/rɪˈmuːvəbl ˈstɔːrɪdʒ/ | אחסון נייד |
| buffer/ˈbʌfə/ | חוםץ (Buffer) |
| firmware/ˈfɜːmweə/ | תוכנת קשיחה (Firmware) |
המאה מחשבים שאתה לעולם לא רואה
- מכונית חדשה מכילה כמאה מחשבים קטנים. אין להם מקלדת או מסך, ורובם לעולם לא יקבלו עדכון תוכנה.
- אחד מנהל את המנוע, אחד את בלמי הרכב, ואחד לכל חלון. כל אחד מהם מבצע משימה אחת לאורך כל חיי הרכב.
- אלו מערכות משובצות, ויש הרבה יותר מהן בעולם מאשר סך הכל של מחשבי ניידים וטלפונים ניידים.
- לפני שנגיע אליהם, אנו זקוקים לארבעת הגורמים שממם בנוי כל מחשב, נסתר או גלוי.
הארבעת הגורמים
- התקני קלט מקבלים נתונים: מקלדת, עכבר, מיקרופון, סורק, חיישנים.
- התקני פלט מספקים תוצאות: מסך, רמקולים, מדפסת, מערכי פעולה (אקטואטורים).
- זיכרון ראשוני הוא הזיכרון המהיר אליו למעבד יש גישה ישירה: RAM ו-ROM. הוא מאחסן את התוכנית הפועלת ואת הנתונים שלה.
- אחסון משני איטי אך גדול יותר, ושומר על תוכניות ונתונים כאשר החשמל נכבה: דיסק קשיח, SSD, דיסק אופטי, סטיק USB.
מסך: התקן הפלט הנפוץ ביותר
הקש על בלוקי מערכת המחשב
חקור את ארבעת הבלוקים ובנוסף את מעבד המידע. הנתouns זורמים מכניסה → עיבוד → פלט, בעוד שזיכרון ראשי שומר את התוכנית הפועלת, ואחסון משני שומר אותו לשימוש עתידי.
איזה מכלול זה הוא התקן כניסה?
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
הסורק מכניס נתונים למערכת. מסכים, רמקולים ומדפסות הן התקני יציאה.
למה כל גורם נדרש
- קלט: המחשב יכול לעבד רק נתונים והוראות שהוזנו אליו.
- פלט: התוצאות חייבות להיות מוצגות בצורה שאנשים או מכונות אחרות יוכלו להשתמש בה.
- זיכרון ראשוני: למעבד יש ביצוע הוראות שימוש בנתונים המוחזקים בזיכרון שהוא יכול כתוב אליו ישירות, ועליהם להגיע אליהם במהירות.
- אחסון משני: הזיכרון הראשוני קטן ונדיף, ולכן התוכניות והנתונים חייבים לשרוד בין ישיבות וכאשר החשמל נכבה.
התאם כל בלוק לסיבה לצורך בו.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
התוכנית הלימודית דורשת את הצורך בכל בלוק, ולכן כל סיבה היא ציון משלו.
זיכרון ראשוני מול אחסון משני
- הזיכרון הראשוני נמדד בג'יגה-בייטים ומגיב בתוך ננו-שניות; האחסון המשני נמדד בטרה-בייטים ומגיב בתוך מיקרו-שניות או מילי-שניות.
- RAM הוא נדיף: תוכנו נעלם ללא חשמל. האחסון המשני הוא לא נדיף.
- המעבד אינו יכול לנהל תוכנית ישירות מכדיסק. התוכנית טוענת מהאחסון המשני לתוך RAM קודם, ולאחר מכן מבוצעת.
RAM: זיכרון ראשוני מהיר ונפגוע
הרצפה: איטית אך גדולה, אחסון משני לא נפגוע
התאם כל חלק לקטגוריה שלו.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
מקלדת = כניסה, מסך = יציאה, RAM = זיכרון ראשוני מהיר, SSD = אחסון משני לא נדיף.
זיכרון ראשוני שונה מאחסון משני משום שהוא:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
זיכרון ראשוני (RAM/ROM) מהיר ונגיש ישירות על ידי מעבד; אחסון משני איטי יותר, גדול יותר ואינו נעלם בהפסקת חשמל.
סדרו את שלבי הרצת תוכנית מאוחזת בסדר הנכון.
Difficulty 3/5 · 200 coins + a small bonus on first completion today
מעבד יכול להרצות קוד רק מזיכרון ראשוני, ולכן תוכנית טוענה מהאחסון ל-RAM תחילה.
RAM היא זמנית (תכולתה מאבדת כשהחשמל נכבה), בעוד שאחסון משני שומר על נתונים גם כאשר החשמל כבוי.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
לכן העבודה שלך חייבת להיות שמורה לאחסון — RAM שומרת אותה רק בזמן שהמחשב דולק.
אחסון נייד
- אחסון נייד הוא אחסון משני שניתן להוציא ממחשב אחד ולהכניס למחשב אחר: דיסקיות USB, כרטיסי זיכרון, דיסקים אופטיים, כוננים חיצוניים.
- הוא נדרש להעברת נתונים בין מכשירים שאינם מחוברים ברשת, לשמירת גיבוי הרחוק מהמחשב, ולפיזור תוכנות או מדיה.
- החסרונות שלו הם הסיבות לנושא הביטחון בשאר הסילבוס: הוא עלול להיעלם, להיגנב, או להכיל תוכנות רעות.
דיסקים אופטיים: אחסון משני נייד הנקרא בלייזר
איזה מאללו הוא אחסון משני הניתן להסרה? סמנו את כל האפשרויות המתאימות.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
RAM וביוטוס ROM הם זיכרון ראשוני, קבועים בתוך המכונה. דיסקי אץ', דיסקים וכרטיסי זיכרון הם אינם נעלמים והם עוברים בין מחשבים.
בפרים (Buffering)
- בפר הוא אזור זיכרון זמני שמחזיק נתונים בזמן שהם עוברים בין שני מכשירים הפועלים במהירויות שונות.
- בפר הדפסה מקבל מסמך שלם ברגע, כך שהמעבד יכול להמשיך בעבודה אחרת בזמן שהמדפסת לוקחת דקות להדפיס אותו.
- זרימת וידאו עוברת בפר מספר שניות מראש, כדי שהאטת רשת קצרה לא תעצור את התמונה.
- השאלה במבחן היא למה: שני המכשירים פועלים בקצבים שונים, והבפר מאפשר למכשיר המהיר להמשיך במקום לחכות.
____ הוא אזור זמני בזיכרון המאחסן נתונים בזמן שהם עוברים בין שתי מכשירים הפועלים במהירויות שונות.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
ממורי הדפסה הוא הדוגמה הקלאסית: המעבד ממסור את כל המסמך וממשיך לעבוד בעוד שהמדפסת האיטית עוברת עליו.
מערכות מובנות
- מערכת מובנת היא מחשב שנבנה בתוך מכשיר אחר כדי לבצע משימה אחת קבועה: מכונת כביסה, מיקרוגל, בקר מנוע ברכב, תרמוסטט.
- התוכנית שלו מאוחזת ב-ROM כ-פרמיוור ואינו משתנה לרוב לעולם.
- הקלטות הן חיישנים וכפתורים; הפלטות הן מנועים, חימומים ותצוגות קטנות. אין מערכת הפעלה לכל שימוש ואין משתמש שמתקין תוכנה.
מערכת מובנית היא:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
מערכות מובנות (כגון במכונת כביסה, מיקרוגל, רכב וכו') נועדו למשימה אחת קבועה.
דוגמה פתורה: יתרונות וחסרונות במבחן
- כל נקודה צריכה להכיל את המאפיין וגם את התוצאה שלו למשתמש.
- יתרון: המכשיר מותאם למשימה אחת, ולכן הוא קטן, זול בייצור ומצרך חשמל מעט. הוא מפעיל תוכנה אחת קבועה, ולכן הוא אמין ומפעיל מיד ללא הגדרות.
- חסרון: התוכנית הקשה קשה או בלתי אפשרית לעדכון, ולכן תקלת אבטחה שנמצאת מאוחר יותר לא ניתן לתקן. המכשיר מבצע משימה אחת בלבד, ולכן לא ניתן לשדרג אותו כדי לבצע משימות נוספות. כאשר הוא מתקלקל, בדרך כלל מחליפים את כל המכשיר, כי אין אפשרות לתקנו.
- הביטוי "מותאם" או "קשה לעדכון" לבדם מהווים רק חצי נקודה. הסעיף שמתחיל ב-"ולכן" (so) מקנה את החצי השני.
חיסרון של מערכת מובנית הוא שהיא:
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
התמחות במשימה הופכת אותה ליעילה אך גמישותה מוגבלת – קשה לשנות את ייעודה והפירמואר שלה קשה לעדכן.
דוגמה פתורה: בחירת רכיבים לתסריט נתון
- מכונה לקניה עצמאית בסופרמרקט. ציין מכשיר עבור כל בלוק וגם הסבר מדוע הוא מתאים.
- כניסה: סורק ברקוד (קורא קוד מוצר מהר ובדיוק גבוה יותר מהקלדה), מסך מגע (בחירות הלקוח), קורא כרטיסים (תשלום).
- יציאה: המסך (הנחיות וסכומי כולל), מדפסת קבלות, רמקול (התראה על "מוצר בלתי צפוי").
- זיכרון ראשוני: RAM אחסנת את תוכנת המכונה הפעילה ואת סל הקניות הנוכחי.
- אחסון משני: SSD אחסנת את בסיס הנתונים של המוצרים ואת העסקאות של היום בין מחזורי הפעלה והפסקה.
בנקודת התשלום העצמאית, איזה מן המכשירים הבאים הם קלט? סמן את כל האפשרויות הרלוונטיות.
Difficulty 2/5 · 140 coins + a small bonus on first completion today
הסורק וקורא הכרטיסים מביאים נתונים פנימה; המדפסת והרמקול מוצאים תוצאות החוצה. מסך מגע נחשב גם כן לשניהם.
סימונים נופלים מהיד
- המושגים "זיכרון" (memory) ו"אחסון" (storage) אינם חלופיים זה לזה. RAM אינה שומרת תוכנה לצמיתות, ודיסק קשיח אינו המקום בו תוכנה מופעלת.
- Buffer (מאגר) אינו Cache (מטמון). מטמון מאיץ גישה חוזרת לאותו נתון; מאגר מחלק את זרימת הנתונים החד-כיוונית בין מכשירים בעלי מהירויות שונות כדי לחלק אותה.
- חסרון של מערכת מובנית צריך להכליל גם את התוצאה שלו: "לא ניתן לעדכן, ולכן תקלת אבטחה שנמצאת מאוחר יותר נשארת ללא תיקון".
- מסך מגע משמש גם ככניסה וגם כיציאה. יש לציין באיזה תפקיד הכוונה.
בופר (Buffer) וקייש (Cache) מבצעים אותו עבודה.
Difficulty 1/5 · 100 coins + a small bonus on first completion today
הקייש שומר העתקים של נתונים שנשתמשו לאחרונה כך שגישה חוזרת תהיה מהירה; הבופר שומר נתונים במעבר בין מכשירים בעלי מהירויות שונות.
הבנתך מושלמת
- ארבעה בלוקים: כניסה, יציאה, זיכרון ראשוני (RAM/ROM, מהיר, נדיף, חיבור ישיר ל-CPU), אחסון משני (גדול, לא נדיף; נשלף משדר נתונים בין מחשבים)
- תוכנה נטענת (loaded) מאחסון משני ל-RAM לפני שהיא פועלת
- Buffer (מאגר) שומר נתונים בין שני מכשירים בעלי מהירויות שונות כך שהמכשיר המהיר יכול להמשיך לפעול
- מערכת מובנית (embedded system) מבצעת משימה קבועה אחת מתוכנית קשה: זולה, אמينة, מפעילה מיד, אך קשה לעדכן או לשדרג