| English | 意味 |
|---|---|
| embedded system/emˈbedɪd ˈsɪstəm/ | 組み込みシステム |
| input devices/ˈɪnpʊt dɪˈvaɪsɪz/ | 入力デバイス |
| output devices/ˈaʊtpʊt dɪˈvaɪsɪz/ | 出力デバイス |
| primary memory/ˈpraɪməri ˈmeməri/ | 主記憶装置 |
| RAM/ræm/ | RAM（ランダムアクセスメモリ） |
| ROM/rɒm/ | ROM |
| secondary storage/ˈsekəndəri ˈstɔːrɪdʒ/ | 補助記憶装置 |
| volatile/ˈvɒlətaɪl/ | 揮発性 |
| removable storage/rɪˈmuːvəbl ˈstɔːrɪdʒ/ | 可搬型ストレージ |
| buffer/ˈbʌfə/ | バッファ |
| firmware/ˈfɜːmweə/ | ファームウェア |
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.
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
コンピュータシステムのブロックをタップしてください。
CPUを含む4つのブロックを探検します。データの流れは入力 → 処理 → 出力であり、主記憶は実行中のプログラムを保持し、補助記憶は後で利用するためにそれを保持します。
これら入力デバイスはどれか？
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
スキャナはデータを入力する。モニター、スピーカー、プリンタは出力デバイスである。
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.
各ブロックと、それが存在する理由を対応させよ。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
カリキュラムでは各ブロックの必要性を問うているため、各理由は独立した採点ポイントとなる。
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
各部品とカテゴリーを対応させよ。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
キーボード＝入力、モニター＝出力、RAM＝高速主記憶、SSD＝非揮発性補助記憶。
主記憶は補助記憶と異なり、以下のように異なる：
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
主記憶（RAM/ROM）は高速でCPUが直接アクセス可能であるのに対し、補助記憶は遅く、大容量で非揮発性である。
格納されたプログラムを実行する手順を正しい順序で並べ替えてください。
難易度 3/5 · 200 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
CPUは主記憶からのコードのみを実行できるため、プログラムはまずストレージからRAMへ読み込まれる。
RAMは揮発性であり（電源なしでは内容が消滅する）のに対し、補助記憶は電源オフ時にもデータを保持する。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
そのため、作業はストレージに保存する必要がある — コンピュータがオフの間のみの保持であるためRAMには保存しない。
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
これら removable（着脱可能）な補助記憶はどれか？すべて選択してください。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
RAMとファームウェアROMは主記憶であり、機械内部に固定されている。フラッシュドライブ、ディスク、メモリーカードは非揮発性であり、コンピュータ間で移動する。
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.
____ は、異なる速度で動作する2つの装置間をデータが通過している間にデータを保持する一時的なメモリ領域である。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
プリンタのバッファは標準的な例である：プロセッサは文書全体を手渡して作業を続け、遅いプリンタが順に処理していく。
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.
組込みシステムとは：
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
組込みシステム（洗濯機、電子レンジ、車など）は単一の固定タスクに特化している。
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.
組込みシステムの欠点は、以下の通りである：
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
特化しているため効率的だが柔軟性がなく、用途の変更ができず、ファームウェアのアップデートも難しい。
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.
セルフチェックアウトにおいて、これら入力デバイスはどれか？すべて選択してください。
難易度 2/5 · 140 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
スキャナとカードリーダーはデータを入力する；プリンタとスピーカーは結果を出力する。タッチスクリーンは両方に該当する。
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.
バッファとキャッシュは同じ役割を果たす。
難易度 1/5 · 100 コイン + 今日初回完了時に小ボーナス付与
キャッシュは最近使用されたデータのコピーを保持し、重複アクセスを高速にします。バッファは異なる速度のデバイス間で移動中のデータを保持します。
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