IGCSE, A-Level & AP IGCSE, A-Level & AP Sheet preview · ⁨Предпросмотр листа⁩

Hardware · ⁨Аппаратное обеспечение⁩

IGCSE Computer Science · ⁨Информатика IGCSE⁩ · Topic 3 · ⁨Тема 3⁩

View Slides · ⁨Просмотр слайдов⁩ Train · ⁨Тренировать⁩
Video lesson for this topic · ⁨Видеоурок по этой теме⁩ Open the video page · ⁨Открыть страницу видео⁩
18:08

Центральный процессор (CPU)

Процессор вашего телефона выполняет действие, почти до смешного простое. Взять одну инструкцию. Понять её смысл. Выполнить её. Затем взять следующую. Это…

English narration · English + 中文 subtitles burned in · ⁨Английское озвучивание · Английский + китайские субтитры (встроенные)⁩

3.1

The central processing unit (CPU) · ⁨Центральный процессор (CPU)⁩
Syllabus · ⁨Программа⁩
English
Candidates should be able to: Notes and guidance
1 (a) Understand the role of the central processing unit (CPU) in a computer • The CPU processes instructions and data that are input into the computer so that the result can be output
(b) Understand what is meant by a microprocessor • A microprocessor is a type of integrated circuit on a single chip
2 (a) Understand the purpose of the components in a CPU, in a computer that has a Von Neumann architecture • Including: – units: arithmetic logic unit (ALU) and control unit (CU) – registers: program counter (PC), memory address register (MAR), memory data register (MDR), current instruction register (CIR) and accumulator (ACC) – buses: address bus, data bus and control bus
(b) Describe the process of the fetch–decode–execute (FDE) cycle, including the role of each component in the process • How instructions and data are fetched from random access memory (RAM) into the CPU, how they are processed using each component and how they are then executed • Storing data and addresses into specific registers • Using buses to transmit data, addresses and signals • Using units to fetch, decode and execute data and instructions
3 Understand what is meant by a core, cache and clock in a CPU and explain how they can affect the performance of a CPU • The number of cores, size of the cache and speed of the clock can affect the performance of a CPU
4 Understand the purpose and use of an instruction set for a CPU • An instruction set is a list of all the commands that can be processed by a CPU, and the commands are machine code
5 Describe the purpose and characteristics of an embedded system and identify devices in which they are commonly used • An embedded system is used to perform a dedicated functions. For example in, domestic appliances, cars, security systems, lighting systems or vending machines. This is different to a general purpose computer that is used to perform many different functions. For example in, a personal computer (PC) or a laptop
Русский
Кандидаты должны уметь: Примечания и рекомендации
1 (a) Понимать роль центрального процессора (ЦП) в компьютере • ЦП обрабатывает инструкции и данные, введенные в компьютер, чтобы результат мог быть выведен
(b) Понимать, что означает термин микропроцессор • Микропроцессор — это тип интегральной схемы на одном кристалле
2 (a) Понимать назначение компонентов процессора в компьютере с архитектурой Вона Неймана • Включая: – блоки: арифметико-логическое устройство (АЛУ) и блок управления (КУ) – регистры: счетчик команд (PC), регистр адреса памяти (MAR), регистр данных памяти (MDR), регистр текущей команды (CIR) и аккумулятор (ACC) – шины: шина адресов, шина данных и шина управления
(b) Описывать процесс выборки–декодирования–исполнения (FDE), включая роль каждого компонента в этом процессе • Как инструкции и данные загружаются из оперативной памяти (ОЗУ) в процессор, как они обрабатываются с использованием каждого компонента и затем исполняются • Сохранение данных и адресов в специализированные регистры • Использование шин для передачи данных, адресов и сигналов • Использование блоков для выборки, декодирования и исполнения данных и инструкций
3 Понимать, что означают термин ядро, кэш и тактовая частота в контексте процессора, а также объяснять, как они могут влиять на производительность процессора • Количество ядер, объем кэша и скорость тактовой частоты могут влиять на производительность процессора
4 Понимать назначение и применение набора команд процессора • Набор команд представляет собой список всех команд, которые может обработать процессор, и эти команды являются машинным кодом
5 Описывать назначение и характеристики встроенной системы, а также определять устройства, в которых они широко применяются • Встроенная система используется для выполнения выделенных функций. Например, в бытовых приборах, автомобилях, системах безопасности, системах освещения или торговых автоматах. Это отличается от универсального компьютера, который используется для выполнения множества различных функций. Например, персональный компьютер (ПК) или ноутбук

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Источник: Программа Cambridge International⁩

English
The fetch-decode-execute cycle

The central processing unit 中央处理器 (CPU) is the part of the computer that processes data and carries out instructions 指令. It runs programs by repeating a cycle, millions of times each second.

Parts of the CPU

Part What it does
arithmetic logic unit 算术逻辑单元 (ALU) does calculations (add, subtract) and logical operations (compare)
control unit 控制单元 (CU) sends control signals to manage all the parts and tell them what to do
registers 寄存器 very small, very fast stores that hold one piece of data at a time

The parts are joined by buses 总线 — sets of wires that carry information:

  • the address bus 地址总线 carries memory addresses (one direction);
  • the data bus 数据总线 carries data and instructions (both directions);
  • the control bus 控制总线 carries control signals.

Special registers

These registers are used during the fetch–execute cycle.

Register Purpose
program counter 程序计数器 (PC) holds the address of the next instruction
memory address register 内存地址寄存器 (MAR) holds the address to read from or write to
memory data register 内存数据寄存器 (MDR) holds the data or instruction just fetched
current instruction register 当前指令寄存器 (CIR) holds the instruction now being carried out
accumulator 累加器 (ACC) holds the result of the ALU's calculations

The fetch–execute cycle

The fetch–execute cycle 取指执行周期 has three stages, repeated again and again:

  1. Fetch — the instruction is copied from memory 内存 into the CPU (using the PC, MAR and MDR). The PC then increases by 1.
  2. Decode — the control unit works out what the instruction means.
  3. Execute — the instruction is carried out (the ALU may do a calculation, with the result going to the accumulator).

Cache memory

Cache 高速缓存 is a small amount of very fast memory inside or close to the CPU. It stores data and instructions that the CPU uses often. The CPU can read from cache much faster than from main memory, so the computer runs faster.

What affects CPU performance

Feature Effect
number of cores 核心 each core can run instructions on its own, so more cores can do more work at the same time
cache size a larger cache holds more data ready for the CPU, so it waits less
clock speed 时钟速度 the number of cycles per second; a higher clock speed runs more instructions per second

Worked example. Two computers are identical except that A has a 3.0 GHz single-core CPU with 2 MB of cache, and B has a 2.4 GHz quad-core CPU with 8 MB of cache. Which is better for video editing, and why? Video editing splits into many tasks that can run at the same time, so B's four cores can process several streams in parallel while A can only work on one at a time. B's larger cache also keeps more frequently used data close to the CPU, so it has to fetch from RAM less often. B is the better choice, even though A has the higher clock speed. Never answer on clock speed alone: weigh cores, cache and clock speed together, and tie each one to the job being done.

Embedded systems

An embedded system 嵌入式系统 is a small computer built inside a larger device to do one fixed job. It is dedicated to that task, is usually small and low-cost, and has no general operating system. Examples: a washing machine, a microwave, a set-top box.

Русский
Цикл выборки-декодирования-исполнения

Центральный процессор (CPU) — это часть компьютера, которая обрабатывает данные и выполняет инструкции. Он запускает программы, повторяя цикл миллионы раз в секунду.

Квадратный компьютерный чип с блестящей металлической верхней частью и нанесённым на него наименованием модели
Центральный процессор (CPU): чип, который обрабатывает данные и выполняет инструкции

Части центрального процессора

Часть Что она делает
арифметико-логическое устройство (АЛУ) выполняет вычисления (сложение, вычитание) и логические операции (сравнение)
устройство управления (УУ) отправляет управляющие сигналы для управления всеми частями и указания им, что делать
регистры очень маленькие, очень быстрые хранилища, которые хранят по одному элементу данных за раз

Части соединены шинами — наборами проводов, передающих информацию:

  • шина адреса передаёт адреса памяти (в одном направлении);
  • шина данных передаёт данные и инструкции (в обоих направлениях);
  • шина управления передаёт управляющие сигналы.
Блок-схема центрального процессора, содержащая устройство управления, АЛУ и регистры, соединённые с основной памятью через шину адреса, шину данных и шину управления
Центральный процессор содержит устройство управления, АЛУ и регистры; три шины связывают его с основной памятью

Специальные регистры

Эти регистры используются во время цикла выборки–исполнения.

Регистр Назначение
счётчик команд (PC) хранит адрес следующей инструкции
регистр адреса памяти (MAR) хранит адрес для чтения из памяти или записи в неё
регистр данных памяти (MDR) хранит данные или инструкцию, только что выбранные из памяти
регистр текущей команды (CIR) хранит инструкцию, которая выполняется в данный момент
аккумулятор (ACC) хранит результат вычислений АЛУ

Цикл выборки–исполнения

Цикл выборки–исполнения состоит из трёх этапов, которые повторяются снова и снова:

  1. Выборка — инструкция копируется из памяти в процессор (с использованием PC, MAR и MDR). Затем счетчик команд увеличивается на 1.
  2. Декодирование — устройство управления определяет смысл инструкции.
  3. Исполнение — инструкция выполняется (АЛУ может выполнить вычисление, а результат передается в аккумулятор).
Цикл выборки–декодирования–исполнения, изображённый тремя блоками, соединёнными в петлю
Процессор повторяет три этапа: выбирает инструкцию, декодирует её, затем исполняет

Кэш-память

Кэш — небольшой объём очень быстрой памяти внутри или рядом с процессором. Он хранит данные и инструкции, которые процессор использует часто. Процессор может считывать из кэша гораздо быстрее, чем из основной памяти, поэтому компьютер работает быстрее.

Что влияет на производительность процессора

Характеристика Влияние
количество ядер каждое ядро может выполнять инструкции самостоятельно, поэтому больше ядер позволяет выполнять больше работы одновременно
объём кэша больший кэш хранит больше данных, готовых для процессора, поэтому он меньше ожидает
тактовая частота количество циклов в секунду; более высокая тактовая частота означает выполнение большего количества инструкций в секунду

Решённый пример. Два компьютера идентичны, за исключением того, что у компьютера A одноядерный процессор с тактовой частотой 3,0 ГГц и кэш-памятью 2 МБ, а у компьютера B четырехъядерный процессор с тактовой частотой 2,4 ГГц и кэш-памятью 8 МБ. Какой лучше подходит для видеомонтажа и почему? Видеомонтаж делится на множество задач, которые могут выполняться одновременно, поэтому четыре ядра B могут обрабатывать несколько потоков параллельно, в то время как A может работать только над одним за раз. Более большой кэш B также хранит чаще используемые данные ближе к процессору, поэтому ему нужно реже обращаться к ОЗУ. B является лучшим выбором, несмотря на более высокую тактовую частоту A. Никогда не отвечайте, опираясь только на тактовую частоту: оценивайте ядра, кэш и тактовую частоту в совокупности, привязывая каждый показатель к выполняемой задаче.

Встраиваемые системы

Встраиваемая система — это небольшой компьютер, встроенный в более крупное устройство для выполнения одной фиксированной задачи. Она предназначена исключительно для этой задачи, обычно имеет малые размеры и низкую стоимость, и не имеет общей операционной системы. Примеры: стиральная машина, микроволновая печь, ТВ-приставка.

Зеленая печатная плата, плотно заполненная чипами, памятью и разъемами, снятая внутри навигатора
Материнская плата из навигатора: встраиваемая система — это маленький специализированный компьютер, подобный этому, встроенный в устройство для выполнения одной фиксированной задачи
Explore · ⁨Исследовать⁩

The fetch-execute cycle · ⁨Цикл выборки-исполнения⁩

Tap round the loop the CPU repeats billions of times a second — fetch the instruction, decode what it means, execute it, then do it all again. · ⁨Проходите по циклу, который процессор повторяет миллиарды раз в секунду: выберите инструкцию, декодируйте её смысл, исполните её, затем сделайте всё снова.⁩

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩
English Русский
central processing unit/ˈsentrəl ˈprəʊsesɪŋ ˈjuːnɪt/ центральный процессор
instructions/ɪnˈstrʌkʃnz/ инструкции
arithmetic logic unit/əˈrɪθmətɪk ˈlɒdʒɪk ˈjuːnɪt/ арифметико-логическое устройство
control unit/kənˈtrəʊl ˈjuːnɪt/ блок управления
registers/ˈredʒɪstəz/ регистры
buses/ˈbʌsɪz/ шины
address bus/əˈdres bʌs/ шина адресов
data bus/ˈdeɪtə bʌs/ шина данных
control bus/kənˈtrəʊl bʌs/ шина управления
program counter/ˈprəʊɡræm ˈkaʊntə/ счётчик программ
memory address register/ˈmeməri əˈdres ˈredʒɪstə/ регистр адреса памяти
memory data register/ˈmeməri ˈdeɪtə ˈredʒɪstə/ регистр данных памяти
current instruction register/ˈkʌrənt ɪnˈstrʌkʃn ˈredʒɪstə/ регистр текущей инструкции
accumulator/əˈkjuːmjʊleɪtə/ аккумулятор
fetch–execute cycle/fetʃ ˈeksɪkjuːt ˈsaɪkl/ цикл выборки и выполнения
Cache/kæʃ/ Кэш
cores/kɔːz/ ядра
clock speed/klɒk spiːd/ тактовая частота
embedded system/emˈbedɪd ˈsɪstəm/ встраиваемая система
Watch lesson · ⁨Смотреть урок⁩
3.2

Input devices · ⁨Устройства ввода⁩
Syllabus · ⁨Программа⁩
English
Candidates should be able to: Notes and guidance
1 Understand what is meant by an input device and why it is required • Including: – barcode scanner – digital camera – keyboard – microphone – optical mouse – QR code scanner – touch screen (resistive, capacitive and infra-red) – two-dimensional (2D) and three-dimensional (3D) scanners
2 Understand what is meant by an output device and why it is required • Including: – actuator – digital light processing (DLP) projector – inkjet printer – laser printer – light emitting diode (LED) screen – liquid crystal display (LCD) projector – liquid crystal display (LCD) screen – speaker – 3D printer
3 (a) Understand what is meant by a sensor and the purposes of sensors • Limited to: – acoustic – accelerometer – flow – gas – humidity – infra-red – level – light – magnetic field – moisture – pH – pressure – proximity – temperature
(b) Identify the type of data captured by each sensor and understand when each sensor would be used, including selecting the most suitable sensor for a given context
Русский
Кандидаты должны уметь: Примечания и рекомендации
1 Понимать, что означает термин устройство ввода и зачем оно необходимо • Включая: – сканер штрихкодов – цифровая камера – клавиатура – микрофон – оптическая мышь – сканер QR-кодов – сенсорный экран (резистивный, емкостный и инфракрасный) – двухмерные (2D) и трехмерные (3D) сканеры
2 Понимать, что означает термин устройство вывода и зачем оно необходимо • Включая: – актуатор – проектор на основе цифровой обработки света (DLP) – струйный принтер – лазерный принтер – светодиодный (LED) экран – ЖК-проектор (LCD) – ЖК-экран (LCD) – динамик – 3D-принтер
3 (a) Понимать, что означает термин датчик и цели применения датчиков • Ограничено: – акустический – акселерометр – расходомер – газовый – влажности – инфракрасный – уровня – световой – магнитного поля – влажности почвы – pH – давления – приближения – температуры
(b) Определять тип данных, захватываемых каждым датчиком, и понимать, когда следует использовать каждый датчик, включая выбор наиболее подходящего датчика для заданного контекста

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Источник: Программа Cambridge International⁩

English

An input device sends data into the computer.

Device How it works
barcode scanner 条形码扫描器 shines light at the bars and reads the pattern reflected back
QR code scanner 二维码扫描器 a camera reads a square pattern of black-and-white blocks
keyboard pressing a key sends a code for that character
optical mouse 光电鼠标 a light and a sensor track movement across a surface
microphone turns sound waves into an electrical signal
digital camera a lens focuses light onto a sensor that records pixels
sensors 传感器 measure a physical quantity (such as temperature or light) and send it as data
touch screen 触摸屏 detects where your finger touches the screen

A touch screen can work in three ways:

  • resistive 电阻式 — two layers are pressed together where you touch;
  • capacitive 电容式 — it senses the tiny electric charge of your finger;
  • infrared 红外线 — your finger breaks a grid of light beams.
Русский

Устройство ввода отправляет данные в компьютер.

Устройство Как оно работает
сканер штрихкода светит лучом на полосы и считывает отраженный узор
сканер QR-кода камера считывает квадратный узор из черно-белых блоков
клавиатура нажатие клавиши отправляет код соответствующего символа
оптическая мышь свет и датчик отслеживают перемещение по поверхности
микрофон преобразует звуковые волны в электрический сигнал
цифровая камера объектив фокусирует свет на сенсоре, который фиксирует пиксели
датчики измеряют физическую величину (например, температуру или освещенность) и отправляют её в виде данных
сенсорный экран обнаруживает место касания экрана пальцем
Крупный план черной компьютерной клавиатуры с буквенными клавишами раскладки QWERTY
Клавиатура: при каждом нажатии клавиши отправляется код соответствующего символа
Белая оптическая мышь на столе, под которой светится оптический луч
Оптическая мышь: свет и сенсор отслеживают её движение по столу
Плоский белый планшетный сканер прямоугольной формы с закрытой крышкой, которая поднимается для сканирования страницы
Планшетный сканер: он пропускает свет по странице, чтобы скопировать её в компьютер
Ручной сканер в подставке, соединённый с компьютером кабелем USB
Сканер штрихкода считывает узор полос и отправляет его в компьютер
Передняя часть маленькой красной цифровой камеры, показывающая объектив и вспышку
Цифровая камера: объектив фокусирует свет на сенсоре, который фиксирует пиксели
Ручной микрофон с округлой металлической сетчатой головкой
Микрофон преобразует звуковые волны в электрический сигнал

Маленький сине-черный датчик температуры на крошечной печатной плате с тремя контактами *Датчик измеряет физическую величину (здесь — температуру) и передает ее в виде данных

Сенсорный экран может работать тремя способами:

  • резистивный — два слоя соединяются в точке касания;
  • емкостный — он регистрирует электрический заряд вашего пальца;
  • инфракрасный — ваш палец перекрывает сетку световых лучей.

Палец касается экрана смартфона для прокрутки страницы *Сенсорный экран определяет место касания пальцем

Explore · ⁨Исследовать⁩

Device and storage lab · ⁨Лаборатория устройств и хранения⁩

Classify computing examples by what job they do in a system. · ⁨Классифицируйте примеры использования вычислений по их функции в системе.⁩

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩
English Русский
barcode scanner/ˈbɑːkəʊd ˈskænə/ сканер штрихкода
QR code scanner/ˌkjuː ˈɑː kəʊd ˈskænə/ сканер QR-кода
sensors/ˈsensəz/ датчики
touch screen/tʌtʃ skriːn/ сенсорный экран
resistive/rɪˈzɪstɪv/ резистивный
capacitive/kəˈpæsɪtɪv/ емкостный
infrared/ˌɪnfrəˈred/ инфракрасное излучение
Watch lesson · ⁨Смотреть урок⁩
3.2

Output devices · ⁨Устройства вывода⁩
English

An output device sends data out of the computer to the user.

Device How it works
actuator 执行器 turns an electrical signal into movement (e.g. a motor or valve)
LCD/LED screen shows images using a grid of tiny coloured dots
projector 投影仪 shines an enlarged image onto a wall or screen
inkjet printer 喷墨打印机 sprays tiny drops of ink onto paper
laser printer 激光打印机 uses a laser and powder (toner) fixed onto paper by heat
3D printer builds a solid object layer by layer
speaker 扬声器 turns an electrical signal into sound
Русский

Устройство вывода передает данные из компьютера пользователю.

Устройство Как оно работает
исполнительный механизм преобразует электрический сигнал в движение (например, двигатель или клапан)
ЖК/LED-экран отображает изображения с помощью сетки мелких цветных точек
проектор проецирует увеличенное изображение на стену или экран
струйный принтер распыляет капли чернил на бумагу
лазерный принтер использует лазер и порошок (тонер), закрепляемый на бумаге под воздействием тепла
3D-принтер создает твердый объект послойно
динамик преобразует электрический сигнал в звук
Настольный струйный принтер с открытым лотком для бумаги сверху
Струящий принтер распыляет крошечные капли чернил на бумагу
Бело-серый настольный лазерный принтер с раздвинутыми лотками для бумаги
Лазерный принтер использует лазер и порошок (тонер), закрепленный на бумаге теплом

3D-принтер: черная металлическая рама, удерживающая плоское печатное ложе и движущуюся печатающую головку *3D-принтер создает твердый объект послойно

Широкоформатный компьютерный монитор на круглой подставке *ЖК/LED-монитор отображает изображения с помощью сетки мелких цветных точек

Пара маленьких черных компьютерных динамиков на столе *Динамик преобразует электрический сигнал в звук

Пара синих накладных наушников *Наушники преобразуют электрический сигнал в звук для одного слушателя

Несколько электродвигателей разных размеров рядом с 9-вольтовой батареей для масштаба *Исполнительный механизм, такой как двигатель, преобразует электрический сигнал в движение

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩
English Русский
actuator/ˈæktʃuːeɪtə/ исполнительный механизм
projector/prəˈdʒektə/ проектор
inkjet printer/ɪŋkˈdʒet ˈprɪntə/ струйный принтер
laser printer/ˈleɪzə ˈprɪntə/ лазерный принтер
speaker/ˈspiːkə/ динамик
Primary storage/ˈpraɪməri ˈstɔːrɪdʒ/ Первичное хранилище
random access memory/ˈrændəm ˈækses ˈmeməri/ оперативная память
read only memory/riːd ˈəʊnli ˈmeməri/ память только для чтения
volatile/ˈvɒlətaɪl/ летучий
non-volatile/nɒn ˈvɒlətaɪl/ нелетучий
Secondary storage/ˈsekəndəri ˈstɔːrɪdʒ/ Вторичное хранилище
magnetic storage/mæɡˈnetɪk ˈstɔːrɪdʒ/ магнитное хранение
optical storage/ˈɒptɪkl ˈstɔːrɪdʒ/ оптическое хранение
solid state storage/ˈsɒlɪd steɪt ˈstɔːrɪdʒ/ полупроводниковое хранение
flash memory/flæʃ ˈmeməri/ флэш-память
3.3

Primary storage: RAM and ROM · ⁨Первичное хранилище: ОЗУ и ПЗУ⁩
Syllabus · ⁨Программа⁩
English
Candidates should be able to: Notes and guidance
1 Understand what is meant by primary storage • Primary storage is directly accessed by the CPU • Including the role of: – random access memory (RAM) – read only memory (ROM) • Including why a computer needs both RAM and ROM, and the difference between them
2 Understand what is meant by secondary storage • Secondary storage is not directly accessed by the CPU and is necessary for more permanent storage of data
3 Describe the operation of magnetic, optical and solid-state (flash memory) storage and give examples of each • Magnetic storage uses platters which are divided into tracks and sectors. Data is read and written using electromagnets. Including hard disk drive (HDD) • Optical storage uses lasers to create and read pits and lands. Including: CD, DVD and Blu-ray • Solid-state (flash memory) uses NAND or NOR technology. Transistors are used as control gates and floating gates. Including: solid-state drive (SSD), SD card and USB drive
4 Describe what is meant by virtual memory, how it is created and used and why it is necessary • Pages of data are transferred between RAM and virtual memory when needed
5 Understand what is meant by cloud storage • Cloud storage can be accessed remotely in comparison to storing data locally
6 Explain the advantages and disadvantages of storing data on the cloud in comparison to storing it locally • Physical servers and storage are needed to store data in cloud storage
Русский
Кандидаты должны уметь: Примечания и рекомендации
1 Понимать, что означает термин основное хранилище • Основное хранилище непосредственно доступно для процессора (CPU) • Включая роль: – оперативной памяти (RAM) – постоянных запоминающих устройств (ROM) • Включая причины необходимости использования компьютером как RAM, так и ROM, а также различия между ними
2 Понимать, что означает термин вторичное хранилище • Вторичное хранилище не является непосредственно доступным для процессора (CPU) и необходимо для более постоянного хранения данных
3 Описывать принцип работы магнитных, оптических и твердотельных (флэш-память) накопителей и приводить примеры каждого • Магнитные накопители используют диски, разделенные на дорожки и сектора. Данные считываются и записываются с помощью электромагнитов. Включая жесткие диски (HDD) • Оптические накопители используют лазеры для создания и чтения ямок и пространств. Включая: CD, DVD и Blu-ray • Твердотельные (флэш-память) используют технологии NAND или NOR. Транзисторы используются в качестве управляющих затворов и плавающих затворов. Включая: твердотельные накопители (SSD), карты SD и USB-накопители
4 Описывать, что означает виртуальная память, как она создается и используется, а также почему она необходима • При необходимости страницы данных передаются между оперативной памятью и виртуальной памятью
5 Понимать, что означает облачное хранилище • Облачное хранилище можно использовать удаленно по сравнению с хранением данных локально
6 Объяснять преимущества и недостатки хранения данных в облаке по сравнению с их локальным хранением • Для хранения данных в облачном хранилище требуются физические серверы и средства хранения

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Источник: Программа Cambridge International⁩

English

Primary storage 主存储器 is memory the CPU can use directly. There are two kinds.

RAM ROM
Full name random access memory 随机存取存储器 read only memory 只读存储器
Read/write read and write read only
Keeps data without power? no — it is volatile 易失性 yes — it is non-volatile 非易失性
Holds programs and data in use now start-up instructions (how to boot the computer)

Both are needed: ROM tells the computer how to start, then RAM holds the programs you run.

Русский

Первичное хранилище — это память, к которой процессор имеет прямой доступ. Существует два вида.

ОЗУ: энергозависимая, изменяемая, хранит запущенные программы. ПЗУ: энергонезависимая, неизменяемая, хранит инструкции загрузки *ОЗУ является энергозависимой и хранит запущенные программы; ПЗУ — энергонезависимая и только для чтения

ОЗУ ПЗУ
Полное название оперативное запоминающее устройство постоянное запоминающее устройство
Чтение/запись чтение и запись только чтение
Сохраняет ли данные без питания? нет — она энергозависимая да — она энергонезависимая
Хранит программы и данные, используемые в данный момент инструкции запуска (как загрузить компьютер)

Оба типа необходимы: ПЗУ указывает компьютеру, как запуститься, затем ОЗУ хранит программы, которые вы запускаете.

Длинная тонкая зеленая печатная плата с рядами маленьких черных чипов памяти и золотым коннектором по краю *Модуль ОЗУ (оперативного запоминающего устройства): он хранит программы и данные, используемые в данный момент

Watch lesson · ⁨Смотреть урок⁩
3.3

Secondary storage · ⁨Вторичное хранилище⁩
English

Secondary storage 辅助存储器 keeps data permanently, even when the power is off. It is non-volatile and is used for long-term storage. There are three types.

Type How it stores data Examples
magnetic storage 磁存储 data is stored as magnetised spots on spinning disks hard disk drive (HDD), magnetic tape
optical storage 光存储 data is stored as marks read by a laser CD, DVD, Blu-ray
solid state storage 固态存储 data is stored in flash memory 闪存, with no moving parts SSD, USB flash drive, memory card
Русский

Вторичное хранилище сохраняет данные постоянно, даже при отсутствии питания. Оно является энергонезависимым и используется для долгосрочного хранения. Существует три типа.

Тип Как хранит данные Примеры
магнитное хранилище данные хранятся в виде намагниченных участков на вращающихся дисках жесткий диск (HDD), магнитная лента
оптическое хранилище данные хранятся в виде меток, считываемых лазером CD, DVD, Blu-ray
твердотельное хранилище данные хранятся в флеш-памяти, без движущихся частей SSD, USB-накопитель, карта памяти
Внутри открытого жесткого диска: видны круглый серебристый диск (пластина) и读写臂 (рычаг чтения/записи), покоящийся на нем
Внутри жесткого диска (HDD): блестящий диск вращается, а считывающая головка считывает магнитные данные
Четыре квадратные картриджи магнитной ленты, каждый из которых содержит катушку тонкой магнитной ленты
Магнитная лента хранит данные на длинной магнитной полосе; она дешевая для больших резервных копий

Блестящий круглый диск, отражающий радужные цвета от своей поверхности с данными *Оптический диск, такой как CD или DVD: лазер считывает метки на его блестящей поверхности

2,5-дюймовый твердотельный накопитель Samsung, плоская серая металлическая коробка без видимых движущихся частей
Твердотельный накопитель (SSD) хранит данные в чипах флеш-памяти и не имеет движущихся частей
Маленькая белая USB-флешка с красным кольцом-петлей, маркировка 32 GB
USB-флеш-накопитель хранит данные в флеш-памяти и не имеет движущихся частей

Пирамида с регистрами вверху, затем кэш, затем ОЗУ, а в основании — вторичное хранилище, со стрелкой «быстрее-меньше» к «медленнее-больше» *Хранилища образуют иерархию: регистры и кэш самые быстрые, но наименьшие; вторичное хранилище самое медленное, но наибольшее

Explore · ⁨Исследовать⁩

Device and storage lab · ⁨Лаборатория устройств и хранения⁩

Classify computing examples by what job they do in a system. · ⁨Классифицируйте примеры использования вычислений по их функции в системе.⁩

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩
English Русский
memory/ˈmeməri/ памяти
optical mouse/ˈɒptɪkl maʊs/ оптическая мышь
media access control/ˈmiːdiːə ˈækses kənˈtrəʊl/ контроль доступа к среде передачи
internet protocol/ˈɪntənet ˈprəʊtəkɒl/ интернет-протокол
3.3

Virtual memory · ⁨Виртуальная память⁩
English

When the RAM becomes full, the computer can use part of the secondary storage as extra, pretend RAM. This is called virtual memory 虚拟内存.

Data that is not needed right now is moved out of RAM onto the disk, which frees space in RAM for other programs. This lets you run more programs than the RAM alone could hold. It is slower, because secondary storage is much slower than RAM.

Русский

Когда ОЗУ заполняется, компьютер может использовать часть вторичного хранилища в качестве дополнительного мнимого ОЗУ. Это называется виртуальной памятью.

Данные, которые сейчас не нужны, перемещаются из ОЗУ на диск, что освобождает место в ОЗУ для других программ. Это позволяет запускать больше программ, чем может вместить само ОЗУ. Это работает медленнее, так как вторичное хранилище намного медленнее ОЗУ.

ОЗУ, хранящее две активные программы и освободившийся слот, со стрелкой, перемещающей неиспользуемую программу на диск *Когда ОЗУ заполнено, неиспользуемые данные перемещаются на диск, чтобы освободить ОЗУ — медленнее, но это позволяет запускать больше программ

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩
English Русский
virtual memory/ˈvɜːtʃuːəl ˈmeməri/ виртуальная память
Cloud storage/klaʊd ˈstɔːrɪdʒ/ Облачное хранилище
network interface card/ˈnetwɜːk ˈɪntəfeɪs kɑːd/ сетевая карта
static/ˈstætɪk/ статичны
dynamic/daɪˈnæmɪk/ динамический
3.3

Cloud storage · ⁨Облачное хранилище⁩
Syllabus · ⁨Программа⁩
English
Candidates should be able to: Notes and guidance
1 Understand what is meant by primary storage • Primary storage is directly accessed by the CPU • Including the role of: – random access memory (RAM) – read only memory (ROM) • Including why a computer needs both RAM and ROM, and the difference between them
2 Understand what is meant by secondary storage • Secondary storage is not directly accessed by the CPU and is necessary for more permanent storage of data
3 Describe the operation of magnetic, optical and solid-state (flash memory) storage and give examples of each • Magnetic storage uses platters which are divided into tracks and sectors. Data is read and written using electromagnets. Including hard disk drive (HDD) • Optical storage uses lasers to create and read pits and lands. Including: CD, DVD and Blu-ray • Solid-state (flash memory) uses NAND or NOR technology. Transistors are used as control gates and floating gates. Including: solid-state drive (SSD), SD card and USB drive
4 Describe what is meant by virtual memory, how it is created and used and why it is necessary • Pages of data are transferred between RAM and virtual memory when needed
5 Understand what is meant by cloud storage • Cloud storage can be accessed remotely in comparison to storing data locally
6 Explain the advantages and disadvantages of storing data on the cloud in comparison to storing it locally • Physical servers and storage are needed to store data in cloud storage
Русский
Кандидаты должны уметь: Примечания и рекомендации
1 Понимать, что означает термин основное хранилище • Основное хранилище непосредственно доступно для процессора (CPU) • Включая роль: – оперативной памяти (RAM) – постоянных запоминающих устройств (ROM) • Включая причины необходимости использования компьютером как RAM, так и ROM, а также различия между ними
2 Понимать, что означает термин вторичное хранилище • Вторичное хранилище не является непосредственно доступным для процессора (CPU) и необходимо для более постоянного хранения данных
3 Описывать принцип работы магнитных, оптических и твердотельных (флэш-память) накопителей и приводить примеры каждого • Магнитные накопители используют диски, разделенные на дорожки и сектора. Данные считываются и записываются с помощью электромагнитов. Включая жесткие диски (HDD) • Оптические накопители используют лазеры для создания и чтения ямок и пространств. Включая: CD, DVD и Blu-ray • Твердотельные (флэш-память) используют технологии NAND или NOR. Транзисторы используются в качестве управляющих затворов и плавающих затворов. Включая: твердотельные накопители (SSD), карты SD и USB-накопители
4 Описывать, что означает виртуальная память, как она создается и используется, а также почему она необходима • При необходимости страницы данных передаются между оперативной памятью и виртуальной памятью
5 Понимать, что означает облачное хранилище • Облачное хранилище можно использовать удаленно по сравнению с хранением данных локально
6 Объяснять преимущества и недостатки хранения данных в облаке по сравнению с их локальным хранением • Для хранения данных в облачном хранилище требуются физические серверы и средства хранения

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Источник: Программа Cambridge International⁩

English

Cloud storage 云存储 keeps your data on remote physical servers, reached over the internet, instead of on your own device.

  • Advantages: reach it from anywhere on any device; no local storage hardware to buy or maintain; easy to share files and to back up automatically.
  • Disadvantages: needs a working internet connection; an ongoing subscription cost; security and privacy depend on the provider; you rely on that provider staying available and in business.
Русский

Облачное хранилище хранит ваши данные на удаленных физических серверах, доступных через интернет, вместо того чтобы хранить их на вашем собственном устройстве.

  • Преимущества: доступ к ним откуда угодно с любого устройства; не нужно покупать или обслуживать локальное аппаратное обеспечение; легко делиться файлами и автоматически создавать резервные копии.
  • Недостатки: требуется работающее интернет-соединение; постоянные расходы на подписку; безопасность и конфиденциальность зависят от поставщика; вы полагаетесь на то, что этот поставщик останется доступен и будет вести бизнес.
Серверные стойки дата-центра: облачное хранилище хранит ваши файлы на удаленных серверах, к которым вы получаете доступ через сеть
Серверные стойки дата-центров: облачное хранилище хранит ваши файлы на удаленных серверах, к которым вы получаете доступ через сеть
Watch lesson · ⁨Смотреть урок⁩
3.4

Network hardware · ⁨Сетевое оборудование⁩
Syllabus · ⁨Программа⁩
English
Candidates should be able to: Notes and guidance
1 Understand that a computer needs a network interface card (NIC) to access a network
2 Understand what is meant by, and the purpose of, a media access control (MAC) address, including its structure • A network interface card is given a MAC address at the point of manufacture • MAC addresses are usually written as hexadecimal • MAC addresses are created using the manufacturer code and the serial code
3 (a) Understand what is meant by, and the purpose of, an internet protocol (IP) address (b) Understand that there are different types of IP address • An IP address is allocated by the network and it can be static or dynamic • Including the characteristics of, and differences between, IPv4 and IPv6
4 Describe the role of a router in a network • A router sends data to a specific destination on a network • A router can assign IP addresses • A router can connect a local network to the internet
Русский
Кандидаты должны уметь: Примечания и рекомендации
1 Понимать, что компьютеру требуется сетевая карта (NIC) для доступа к сети
2 Понимать, что означает, какова цель MAC-адреса (media access control), включая его структуру • Сетевой карте присваивается MAC-адрес на этапе производства • MAC-адреса обычно записываются в шестнадцатеричном формате • MAC-адреса создаются с использованием кода производителя и серийного номера
3 (a) Понимать, что означает, какова цель IP-адреса (internet protocol) (b) Понимать, что существуют различные типы IP-адресов • IP-адрес назначается сетью и может быть статическим или динамическим • Включая характеристики и различия между IPv4 и IPv6
4 Описывать роль маршрутизатора в сети • Маршрутизатор отправляет данные к конкретному назначению в сети • Маршрутизатор может назначать IP-адреса • Маршрутизатор может подключать локальную сеть к интернету

Source: Cambridge International syllabus · ⁨Источник: Программа Cambridge International⁩

English

Network interface card (NIC)

A network interface card 网络接口卡 (NIC) is the hardware that lets a device join a network and send and receive data. Each NIC has a built-in MAC address.

MAC address and IP address

  • A MAC address (media access control 介质访问控制 address) is a number that identifies one physical device. The maker sets it, and it does not normally change. It is written in hexadecimal.
  • An IP address (internet protocol 网际协议 address) is a number that identifies a device on a network. It is given by the network and can change.

So a MAC address stays with the device, while an IP address depends on the network the device is using.

There are two versions of IP address. IPv4 is 32-bit, written as four denary numbers 0–255 (for example 192.168.0.1); the newer IPv6 is 128-bit, written as eight groups of hexadecimal separated by colons, giving vastly more addresses. An address is also either static 静态 (fixed, set by hand and never changing) or dynamic 动态 (handed out by the router/network each time the device connects, so it can change).

Router

A router 路由器 connects different networks together — for example, your home network to the internet. It reads the IP address in each packet and forwards it towards the right network.

Русский

Сетевой адаптер (NIC)

Сетевой адаптер (NIC) — это аппаратное обеспечение, которое позволяет устройству подключаться к сети и отправлять или получать данные. У каждого NIC есть встроенный MAC-адрес.

MAC-адрес и IP-адрес

  • MAC-адрес (адрес контроля доступа к среде передачи) — это номер, идентифицирующий одно физическое устройство. Его устанавливает производитель, и он обычно не изменяется. Он записывается в шестнадцатеричной системе счисления.
  • IP-адрес (адрес интернет-протокола) — это номер, идентифицирующий устройство в сети. Он назначается сетью и может изменяться.

Таким образом, MAC-адрес остается привязанным к устройству, тогда как IP-адрес зависит от используемой устройством сети.

Существует две версии IP-адресов. IPv4 имеет длину 32 бита и записывается как четыре десятичных числа от 0 до 255 (например, 192.168.0.1); более новый IPv6 имеет длину 128 бит и записывается как восемь групп шестнадцатеричных чисел, разделенных двоеточиями, что обеспечивает значительно большее количество адресов. Адрес также бывает либо статическим (фиксированным, заданным вручную и неизменным), либо динамическим (выдаваемым маршрутизатором/сетью каждый раз при подключении устройства, поэтому он может меняться).

Маршрутизатор

Маршрутизатор соединяет различные сети вместе — например, вашу домашнюю сеть с Интернетом. Он читает IP-адрес в каждом пакете и перенаправляет его в нужную сеть.

Wi-Fi роутер: сетевое оборудование пересылает пакеты между устройствами и широкой сетью Интернет
Wi-Fi роутер: сетевое оборудование пересылает пакеты между устройствами и широкой сетью Интернет
Explore · ⁨Исследовать⁩

Network route lab · ⁨Лабораторная работа по маршрутизации в сети⁩

Follow data from a device through network hardware and protocols. · ⁨Отслеживайте передачу данных от устройства через сетевое оборудование и протоколы.⁩

Vocabulary · ⁨Словарь⁩ Train · ⁨Тренировать⁩
English Русский
router/ˈruːtə/ маршрутизатор
fetch-execute cycle/fetʃ ˈeksɪkjuːt ˈsaɪkl/ цикл выборки-исполнения
Watch lesson · ⁨Смотреть урок⁩
3.4

Exam tips · ⁨Советы для экзамена⁩
English
  • Learn the fetch–decode–execute cycle and the special registers: the program counter holds the address of the next instruction, the MAR/MDR carry the address/data, and the accumulator holds the ALU's result.
  • CPU performance improves with more cores, a larger cache, and a higher clock speed.
  • RAM is volatile (it loses its data with no power) and holds programs in use; ROM is non-volatile and read-only (the start-up instructions).
  • Match the secondary-storage types: magnetic (HDD, tape), optical (CD/DVD, read by a laser), solid state (SSD, USB, flash — no moving parts).
  • A MAC address identifies the physical device and does not normally change; an IP address is given by the network and can change.
Русский
  • Изучите цикл выборка–декодирование–исполнение и специальные регистры: счетчик команд хранит адрес следующей инструкции, MAR/MDR передают адрес/данные, а аккумулятор хранит результат АЛУ.
  • Производительность процессора улучшается при увеличении количества ядер,增大 кэш и повышении частоты тактирования.
  • ОЗУ является энергозависимым (теряет данные без питания) и хранит используемые программы; ПЗУ является энергонезависимым и только для чтения (инструкции загрузки).
  • Соотнесите типы вторичного хранения: магнитные (HDD, лента), оптические (CD/DVD, считываются лазером), твердотельные (SSD, USB, флеш-память — нет движущихся частей).
  • MAC-адрес идентифицирует физическое устройство и обычно не изменяется; IP-адрес назначается сетью и может меняться.

Interactive lessons on this topic · ⁨Интерактивные уроки по этой теме⁩

Work through it step by step, with instant-check exercises. · ⁨Пройдите его шаг за шагом с упражнениями мгновенной проверки.⁩

Past Papers · ⁨Архив экзаменационных работ⁩

More topics in IGCSE Computer Science · ⁨Информатика IGCSE⁩ · ⁨Больше тем в IGCSE Computer Science · ⁨Информатика IGCSE⁩⁩

Log in or create account · ⁨Войти или создать аккаунт⁩

IGCSE, A-Level & AP