Storage and peripheral devices · Armazenamento e dispositivos periféricos
| English | Português |
|---|---|
| magnetic hard disk/mæɡˈnetɪk hɑːd dɪsk/ | disco rígido magnético |
| tracks/træks/ | trilhas |
| sectors/ˈsektəz/ | setores |
| solid-state drive/ˈsɒlɪd steɪt draɪv/ | unidade de estado sólido |
| floating-gate transistor/ˈfləʊtɪŋ ɡeɪt trænˈzɪstə/ | transistor de porta flutuante |
| optical disc/ˈɒptɪkl dɪsk/ | disco óptico |
| laser printer/ˈleɪzə ˈprɪntə/ | impressora laser |
| drum/drʌm/ | tambor |
| toner/ˈtəʊnə/ | toner |
| fuser/ˈfjuːsə/ | fixador |
| 3D printer/ˌθriː ˈdiː ˈprɪntə/ | impressora 3D |
| filament/ˈfɪləmənt/ | filamento |
| microphone/ˈmaɪkrəfəʊn/ | microfone |
| diaphragm/ˈdaɪəfræm/ | diafragma |
| ADC/ˌeɪ diː ˈsiː/ | ADC |
| touchscreen/ˈtʌtʃskriːn/ | tela sensível ao toque |
| capacitive/kəˈpæsɪtɪv/ | capacitiva |
| resistive/rɪˈzɪstɪv/ | resistiva |
| virtual reality headset/ˈvɜːtʃuːəl rɪˈælɪti ˈhedset/ | headset de realidade virtual |
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.
Cinco megabytes que pesavam uma tonelada
- Em 1956, a IBM enviou o primeiro disco rígido. Ele armazenava 5 megabytes em cinquenta pratos giratórios, cada um com 24 polegadas de diâmetro, e a unidade pesava cerca de uma tonelada.
- Um drive de 2.5 polegadas hoje armazena um milhão de vezes mais, usando exatamente a mesma ideia: magnetizar pequenas regiões de um disco giratório e lê-las posteriormente.
- A prova pede para descrever como cada dispositivo principal funciona, passo a passo, na ordem listada pelo gabarito.
- Esta aula os aborda um por um: os três tipos de armazenamento, depois os periféricos.
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
Disco rígido magnético
- Um magnetic hard disk 磁盘 (HDD) armazena dados como regiões magnetizadas em platters giratórios revestidos com material magnético.
- Cada superfície é dividida em tracks 磁道 concêntricas, e cada track em sectors 扇区. Uma cabeça de leitura/escrita em um braço atuador move-se sobre o prato até a track certa e espera a sector passar sob ela.
- Barato por gigabyte e grande, mas as partes móveis o tornam mais lento, barulhento e mais suscetível a danos por batidas.
O braço atuador balança a cabeça de leitura/escrita sobre o prato giratório
Um prato armazena dados em tracks concêntricas, cada uma dividida em sectors
Put the steps of reading a sector from a hard disk in order. · Organize as etapas para ler um setor de um disco rígido em ordem.
Spin, seek the track, wait for the sector, read the magnetisation: the two waits are why a hard disk is slower than an SSD. · Girar, buscar a trilha, esperar pelo setor, ler a magnetização: as duas esperas são por que um disco rígido é mais lento que um 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
Memória de estado sólido (flash)
- Um solid-state drive 固态硬盘 (SSD) armazena dados como carga elétrica aprisionada em floating-gate transistors 浮栅晶体管 dentro de chips NAND flash. No moving parts.
- Então é mais rápido de acessar, silencioso, consome menos energia e resiste a quedas. Custa mais por gigabyte, e cada célula só pode ser reescrita um número limitado de vezes.
- A mesma memória flash está presente em pendrives e cartões de memória.
Dentro de um SSD: fileiras de chips de memória flash e um controlador, nada que se mova
How does an SSD differ from a magnetic hard disk? · Como um SSD difere de um disco rígido magnético?
SSDs store charge in flash transistors — no moving parts, faster and tougher, but dearer per GB and cells wear out. · SSDs armazenam carga em transistores flash — sem peças móveis, mais rápidos e resistentes, mas mais caros por GB e as células desgastam-se.
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
Leitor e gravador de disco óptico
- Um optical disc 光盘 (CD, DVD, Blu-ray) armazena dados ao longo de uma longa pista espiral como pits e lands. Um laser incide na pista e um sensor mede quanto luz é refletida: uma mudança na refletividade é lida como um bit.
- Um gravador usa um laser mais forte para alterar a superfície, queimando uma camada de corante ou alterando uma camada de mudança de fase, criando assim o padrão de refletividade.
- Blu-ray usa um laser de comprimento de onda mais curto que o DVD, então seus pits são menores e armazena mais.
Um laser lê os pits e lands da pista espiral
How does an optical disc (CD/DVD) store and read data? · Como um disco óptico (CD/DVD) armazena e lê dados?
A laser reads the pattern of pits; writing uses a stronger laser to change reflectivity. · Um laser lê o padrão de sulcos; a gravação usa um laser mais forte para alterar a refletividade.
Match each secondary-storage type to how it stores data. · Combine cada tipo de armazenamento secundário com como ele armazena dados.
The three storage technologies — magnetic, solid-state and optical — differ in the physics they use to hold a bit. · As três tecnologias de armazenamento — magnético, estado sólido e óptico — diferem na física que usam para segurar um 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.
Exemplo resolvido: escolhendo um dispositivo de armazenamento
- Sempre dê o dispositivo and a razão que se encaixa no cenário.
- Laptop de estudante: um SSD, porque não tem partes móveis, então resiste a ser carregado, inicia rapidamente e consome pouca energia da bateria.
- Arquivo de fotos e vídeos de uma família: um magnetic hard disk, porque é o mais barato por gigabyte para vários terabytes que são lidos apenas ocasionalmente.
- Filme vendido em lojas: um optical disc, porque discos são baratos para pressionar em volume e o cliente não pode sobrescrevê-los.
Match each scenario to the best storage device. · Combine cada cenário com o melhor dispositivo de armazenamento.
The device is only half the answer; the reason that fits the scenario is the other half. · O dispositivo é apenas metade da resposta; a razão que se encaixa no cenário é a outra metade.
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
Impressora a laser
- Uma laser printer 激光打印机 funciona nos passos listados pelo gabarito. Os dados da página vão para o buffer da impressora. O drum 感光鼓 recebe uma carga eletrostática uniforme.
- Um laser, refletido por um espelho rotativo, varre a imagem no drum e remove a carga onde atinge, de modo que a carga restante corresponde à página.
- Toner 墨粉, um pó carregado, é atraído apenas pelas partes carregadas do drum. O papel recebe a carga oposta e o toner transfere para ele.
- O fuser 定影器, um par de rolos aquecidos, derrete o toner no papel. O drum é descarregado e limpo para a próxima página.
Uma impressora a laser: charge, laser, toner, transfer, fuse
How a laser printer prints a page · Como uma impressora a laser imprime uma página
Step through the five stages in the order the mark scheme lists them — charge, laser, toner, transfer, fuse. · Passe pelas cinco etapas na ordem em que o gabarito as lista — carga, laser, toner, transferência, fusão.
Put the stages of laser printing in order. · Organize as etapas da impressão a laser em ordem.
Charge, laser, toner, transfer, fuse. The mark scheme gives the steps in this order, and so should you. · Carga, laser, toner, transferência, fusão. O gabarito dá as etapas nesta ordem, e você também deveria.
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
Impressora 3D
- Uma 3D printer 3D打印机 constrói um objeto sólido layer by layer a partir de um modelo digital.
- O modelo é desenhado em software CAD ou escaneado; o software de fatiamento o corta em camadas horizontais finas e gera as instruções para cada uma.
- Uma impressora FDM derrete filamento 塑料丝 plástico e o deposita através de um bico móvel; uma impressora de resina cura resina líquida com luz UV; uma impressora de pó funde pó com um laser. Cada camada se liga à anterior.
- Usos: protótipos, peças médicas personalizadas como próteses, peças sob demanda.
Uma impressora 3D FDM derrete filamento e constrói o objeto camada por camada
A 3D printer builds an object one ____ at a time, each bonding to the one below. · Uma impressora 3D constrói um objeto uma ____ de cada vez, cada uma se ligando à abaixo.
Slicing software cuts the model into thin horizontal layers; the printer deposits, cures or fuses one layer at a time. · O software de fatiamento corta o modelo em camadas horizontais finas; a impressora deposita, cura ou funde uma camada de cada vez.
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
Microfone e alto-falantes
- Em um microfone 麦克风, ondas sonoras fazem um diafragma 膜片 vibrar. O diafragma move uma bobina em um campo magnético (ou altera a distância de um capacitor), produzindo um sinal elétrico variável.
- Esse sinal é analógico, então um ADC 模数转换器 (conversor analógico-digital) amostra-o e o converte em binário antes que possa ser armazenado.
- Um alto-falante inverte o processo: um DAC produz uma corrente variável, a corrente na bobina faz-na mover num campo magnético, e o cone acoplado empurra o ar para produzir som.
Dentro de um microfone: o som vibra o diafragma e a bobina para produzir uma corrente
Um alto-falante é um microfone invertido: a corrente move a bobina, o cone move o ar
A microphone's analogue signal must pass through which component to be stored digitally? · O sinal analógico de um microfone deve passar por qual componente para ser armazenado digitalmente?
An ADC converts the continuous analogue signal into digital samples the computer can store. · Um ADC converte o sinal analógico contínuo em amostras digitais que o computador pode armazenar.
Put the steps of recording sound digitally in order. · Organize as etapas de gravar som digitalmente em ordem.
A microphone is a transducer (sound → voltage); the ADC then turns that analogue signal into storable digital samples. · Um microfone é um transdutor (som → tensão); o ADC então converte esse sinal analógico em amostras digitais armazenáveis.
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
Tela sensível ao toque
- Uma tela sensível ao toque 触摸屏 é tanto um dispositivo de entrada quanto de saída.
- Capacitiva 电容式: o vidro carrega uma camada que armazena carga. Um dedo tocando-a altera a carga naquele ponto, e sensores nos cantos determinam as coordenadas. Precisa, brilhante, suporta multi-toque, mas exige toque condutivo.
- Resistiva 电阻式: duas camadas flexíveis separadas por uma pequena lacuna. Pressioná-las juntas fecha um circuito no ponto de toque e a tensão fornece as coordenadas. Funciona com caneta stylus ou mão enluvada, mas é menos brilhante e não suporta multi-toque.
Telas sensíveis ao toque capacitivas respondem à carga da ponta do dedo
A capacitive touchscreen supports multi-touch and responds to a conductive finger, while a resistive one needs physical pressure. · Uma tela sensível ao toque capacitiva suporta multi-toque e responde a um dedo condutivo, enquanto uma resistiva precisa de pressão física.
Capacitive screens sense a finger disturbing a charge field (multi-touch, accurate); resistive screens work by pressing two layers together. · Telas capacitivas percebem um dedo perturbando um campo de carga (multi-toque, preciso); telas resistivas funcionam pressionando duas camadas juntas.
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
Óculos de realidade virtual
- Um óculos de realidade virtual 虚拟现实头显 mostra a cada olho uma imagem ligeiramente diferente em sua própria tela (ou metade de uma tela), para que o cérebro perceba profundidade.
- Um giroscópio e um acelerômetro sentem como a cabeça vira e inclina; as imagens são redesenhadas várias vezes por segundo para acompanhar, assim a cena parece fixa enquanto o usuário olha ao redor.
- Fones de ouvido fornecem som que muda com a posição da cabeça, e câmeras externas ou sensores infravermelhos podem rastrear onde o usuário está posicionado.
Óculos VR: duas imagens, sensores de movimento e som que segue a cabeça
Which of these are features of a virtual reality headset? Select all · todos that apply. · Quais destes são recursos de um headset de realidade virtual? Selecione todos que se aplicam.
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. · Duas imagens dão profundidade, sensores de movimento mantêm a cena fixa conforme a cabeça vira, e o áudio segue. Sulcos e elevações pertencem a discos ópticos.
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.
Exemplo resolvido: "descreva a operação principal"
- Tarefa: descreva como um disco rígido magnético armazena e lê dados. [4]
- Platos revestidos com material magnético giram em alta velocidade. A superfície é dividida em trilhas e setores. Uma cabeça de leitura/escrita em um braço atuador move-se até a trilha correta. Os dados são armazenados como regiões magnetizadas representando 1s e 0s, e a cabeça detecta a magnetização conforme o setor passa sob ela.
- Quatro etapas separadas, em ordem, cada uma nomeando uma parte. É assim que os quatro pontos são atribuídos.
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.
Marcas que escapam
- "Um SSD é mais rápido" não é uma operação. Diga o que armazena os dados (carga em transistores) e por que é rápido (sem partes móveis).
- O toner adere às partes carregadas do tambor, e o fuser 熔合器 o derrete. Omitir a carga ou o calor perde a sequência.
- Um microfone precisa de um ADC antes que o som possa ser armazenado; um alto-falante precisa de um DAC. Nomeie o conversor.
- Capacitiva e resistiva não são dois nomes para a mesma coisa. Capacitiva detecta uma mudança de carga; resistiva detecta duas camadas pressionadas juntas.
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
Entendeu?
- HDD: regiões magnetizadas em pratos giratórios, trilhas e setores, cabeça móvel; SSD: carga em transistores flash, sem partes móveis; óptico: laser lê sulcos e planícies
- impressora a laser: carregue o tambor → laser desenha a página → toner adere à carga → transfere para o papel → fuser o derrete
- impressora 3D construi camada por camada a partir de um modelo fatiado; microfone diafragma + bobina + ADC; alto-falante é o inverso
- tela sensível ao toque: capacitiva (carga, multi-toque) ou resistiva (camadas pressionadas); óculos VR: duas imagens, sensores de movimento, som rastreado pela cabeça