Computer components and embedded systems · Componentes de computador e sistemas embarcados
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|---|---|
| embedded system/emˈbedɪd ˈsɪstəm/ | sistema embarcado |
| input devices/ˈɪnpʊt dɪˈvaɪsɪz/ | dispositivos de entrada |
| output devices/ˈaʊtpʊt dɪˈvaɪsɪz/ | dispositivos de saída |
| primary memory/ˈpraɪməri ˈmeməri/ | memória primária |
| RAM/ræm/ | RAM |
| ROM/rɒm/ | ROM |
| secondary storage/ˈsekəndəri ˈstɔːrɪdʒ/ | armazenamento secundário |
| volatile/ˈvɒlətaɪl/ | volátil |
| removable storage/rɪˈmuːvəbl ˈstɔːrɪdʒ/ | armazenamento removível |
| buffer/ˈbʌfə/ | tamponamento |
| 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.
Os cem computadores que você nunca vê
- Um carro novo carrega cerca de cem pequenos computadores. Nenhum tem teclado ou tela, e a maioria nunca receberá atualização de software.
- Um roda o motor, um os freios, um para cada janela. Cada um faz um único trabalho pela vida útil do carro.
- São sistemas embarcados 嵌入式系统, e há muito mais deles no mundo do que laptops e telefones juntos.
- Antes de chegarmos a eles, precisamos dos quatro blocos de que todo computador, escondido ou não, é construído.
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
Os quatro blocos
- Dispositivos de entrada 输入设备 obtêm dados: teclado, mouse, microfone, scanner, sensores.
- Dispositivos de saída 输出设备 fornecem resultados: monitor, alto-falantes, impressora, atuadores.
- Primary memory 主存储器 é a memória rápida que o processador acessa diretamente: RAM 随机存取存储器 e ROM 只读存储器. Ela armazena o programa em execução e seus dados.
- Secondary storage 辅助存储器 é mais lenta, mas de maior capacidade, e mantém programas e dados quando a energia é desligada: disco rígido, SSD, disco óptico, pen drive.
Um monitor: o dispositivo de saída mais comum
Tap the blocks of a computer system · Toque nos blocos de um sistema de computador
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. · Explore os quatro blocos mais a CPU. Os dados fluem entrada → processamento → saída, enquanto a memória primária segura o programa em execução e o armazenamento secundário o mantém para depois.
Which of these is an input device? · Qual destes é um dispositivo de entrada?
A scanner brings data in. Monitors, speakers and printers are output devices. · Um scanner traz dados para dentro. Monitores, alto-falantes e impressoras são dispositivos de saída.
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 que cada bloco é necessário
- Input: o computador só pode trabalhar com dados e instruções que foram inseridos.
- Output: os resultados devem ser apresentados em uma forma utilizável por pessoas ou outras máquinas.
- Primary memory: o processador só pode executar instruções e usar dados armazenados na memória que ele pode endereçar diretamente, e precisa acessá-los rapidamente.
- Secondary storage: a memória primária é pequena e volatile 易失性, então programas e dados devem sobreviver entre sessões e quando a energia é desligada.
Match each block to the reason it is needed. · Combine cada bloco com a razão pela qual ele é necessário.
The syllabus asks for the need for each block, so each reason is a mark on its own. · O currículo pede a necessidade de cada bloco, então cada razão vale uma pontuação separadamente.
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
Primário contra secundário
- A memória primária é medida em gigabytes e responde em nanosegundos; o armazenamento secundário é medido em terabytes e responde em microsegundos ou milissegundos.
- RAM é volatile: seu conteúdo desaparece sem energia. O armazenamento secundário é non-volatile.
- O processador não pode rodar um programa diretamente de um disco. O programa é loaded do armazenamento secundário para a RAM primeiro, e só depois executado.
RAM: memória primária rápida e volátil
Um disco rígido: lento, mas grande, armazenamento secundário não volátil
Match each part to its category. · Combine cada parte com sua categoria.
Keyboard = input, monitor = output, RAM = fast primary memory, SSD = non-volatile secondary storage. · Teclado = entrada, monitor = saída, RAM = memória primária rápida, SSD = armazenamento secundário não volátil.
Primary memory differs from secondary storage because it: · A memória primária difere do armazenamento secundário porque:
Primary memory (RAM/ROM) is fast and directly accessible by the CPU; secondary storage is slower, larger and non-volatile. · Memória primária (RAM/ROM) é rápida e acessível diretamente pela CPU; o armazenamento secundário é mais lento, maior e não volátil.
Put the steps of running a stored program in order. · Organize as etapas para executar um programa armazenado em ordem.
The CPU can only run code from primary memory, so a program is loaded from storage into RAM first. · A CPU só pode executar código da memória primária, então um programa é carregado do armazenamento para a RAM primeiro.
RAM is volatile (its contents are lost without power), while secondary storage keeps data when the power is off. · A RAM é volátil (seu conteúdo é perdido sem energia), enquanto o armazenamento secundário mantém os dados quando a energia é desligada.
That is why your work must be saved to storage — RAM only holds it while the computer is on. · É por isso que seu trabalho deve ser salvo no armazenamento — a RAM só o retém enquanto o computador está ligado.
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
Armazenamento removível
- Removable storage 可移动存储 é armazenamento secundário que pode ser removido de um computador e colocado em outro: pendrives, cartões de memória, discos ópticos, drives externos.
- É necessário para mover dados entre máquinas que não estão conectadas em rede, manter um backup separado do computador e distribuir software ou mídia.
- Suas desvantagens são as razões para o tópico de segurança restante do currículo: pode ser perdido, roubado ou carregar malware.
Discos ópticos: armazenamento secundário removível lido por um laser
Which of these are removable secondary storage? Select all · todos that apply. · Quais destes são armazenamento secundário removível? Selecione todos que se aplicam.
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. · A RAM e a ROM de firmware são memória primária, fixas dentro da máquina. Pen drives, discos e cartões de memória são não voláteis e movem-se entre computadores.
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
- Um buffer 缓冲 é uma área temporária de memória que armazena dados enquanto passam entre dois dispositivos que operam em different speeds.
- Um buffer de impressora aceita todo um documento de uma vez, para que o processador possa continuar com outros trabalhos enquanto a impressora leva minutos para imprimi-lo.
- Uma transmissão de vídeo faz buffer alguns segundos à frente, para que uma breve lentidão na rede não pare a imagem.
- A prova pede why: os dois dispositivos operam em taxas diferentes, e o buffer permite que o mais rápido continue em vez de esperar.
A ____ is a temporary area of memory that holds data while it passes between two devices working at different speeds. · Um ____ é uma área temporária de memória que armazena dados enquanto passam entre dois dispositivos que operam em velocidades diferentes.
The printer buffer is the standard example: the processor hands over the whole document and carries on while the slow printer works through it. · O buffer de impressora é o exemplo padrão: o processador entrega todo o documento e continua enquanto a impressora lenta o processa.
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 embarcados
- Um embedded system é um computador embutido em outro dispositivo para fazer one fixed job: uma máquina de lavar, um micro-ondas, controlador de motor de carro, termostato.
- Seu programa é armazenado em ROM como firmware 固件 e geralmente nunca é alterado.
- Entradas são sensores e botões; saídas são motores, aquecedores e pequenas telas. Não há sistema operacional de propósito geral nem usuário instalando software.
An embedded system is: · Um sistema embarcado é:
Embedded systems (in a washing machine, microwave, car…) are dedicated to a single fixed task. · Sistemas embarcados (em uma máquina de lavar, micro-ondas, carro...) são dedicados a uma única tarefa fixa.
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.
Exemplo resolvido: benefícios e desvantagens no formato de prova
- Cada ponto precisa da característica and sua consequência para o usuário.
- Benefit: é otimizado para uma tarefa, so é pequeno, barato em volume e consome pouca energia. Roda um programa fixo, so é confiável e inicia instantaneamente sem configuração.
- Drawback: o firmware é difícil ou impossível de atualizar, so um problema de segurança descoberto posteriormente não pode ser corrigido. Faz apenas uma tarefa, so não pode ser atualizado para fazer mais. Quando falha, o dispositivo inteiro geralmente é substituído, because não pode ser reparado.
- "Optimised" ou "hard to update" sozinho vale meio ponto. A cláusula "so" ganha o outro meio ponto.
A drawback of an embedded system is that it: · Uma desvantagem de um sistema embarcado é que ele:
Being dedicated makes it efficient but inflexible — it cannot easily be repurposed and its firmware is hard to update. · Ser dedicado o torna eficiente, mas inflexível — não pode ser facilmente reaproveitado e seu firmware é difícil de atualizar.
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.
Exemplo resolvido: escolhendo componentes para um cenário
- Autoatendimento de supermercado. Nomeie um dispositivo para cada bloco and diga por que se encaixa.
- Input: scanner de código de barras (lê o código do produto mais rápido e precisamente do que digitar), tela sensível ao toque (escolhas do cliente), leitor de cartão (pagamento).
- Output: a tela (prompts e totais), uma impressora de recibo, um alto-falante (alerta de "item inesperado").
- Primary memory: RAM armazena o programa do caixa em execução e a cesta atual.
- Secondary storage: um SSD armazena o banco de dados de produtos e as transações do dia entre ciclos de energia.
At the self-checkout, which of these are input · entrada devices? Select all · todos that apply. · No caixa autoatendimento, quais destes são dispositivos de entrada? Selecione todos que se aplicam.
The scanner and the card reader bring data in; the printer and the speaker give results out. A touchscreen would count as both. · O leitor e o leitor de cartão trazem dados para dentro; a impressora e o alto-falante enviam resultados para fora. Uma tela sensível ao toque contaria como ambos.
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.
Marcas que escapam
- "Memory" e "storage" não são intercambiáveis. RAM não mantém um programa permanentemente, e um disco rígido não é onde um programa roda.
- Um buffer não é um cache. Um cache acelera o acesso repetido aos mesmos dados; um buffer suaviza uma transferência unidirecional entre dispositivos de velocidades diferentes.
- Uma desvantagem de um sistema embarcado precisa de sua consequência: "cannot be updated, so a later security fault stays unfixed".
- Uma tela sensível ao toque é entrada e saída. Diga qual papel você quer dizer.
A buffer and a cache do the same job. · Um buffer e um cache fazem o mesmo trabalho.
A cache keeps copies of recently used data so repeated access is fast; a buffer holds data in transit between devices of different speeds. · Um cache mantém cópias de dados recentemente usados para que o acesso repetido seja rápido; um buffer segura dados em trânsito entre dispositivos de velocidades diferentes.
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
Entendeu?
- quatro blocos: input, output, primary memory (RAM/ROM, fast, volatile, CPU-direct), secondary storage (large, non-volatile; removable moves data between machines)
- um programa é loaded do armazenamento secundário para a RAM antes de ser executado
- um buffer armazena dados entre dois dispositivos de velocidades diferentes para que o mais rápido possa continuar
- um embedded system faz uma tarefa fixa a partir de firmware: barato, confiável, instantâneo, mas difícil de atualizar ou expandir