B2 Hoofdstuk 3 Computers en randapparatuur

Computers en randapparatuur Dit hoofdstuk gaat over de hardware Harde schijf Printer Geheugen DVD-speler Scanner Processor Monitor USB Busstructuur Netwerken Serieel Parallel Embedded Computers en randapparatuur Stedelijk Gymnasium Breda RCM

Computers en randapparatuur B2H03 paragraaf 1 Computers zijn overal

§1 Computers zijn overal navigatie wasmachine MP3-speler dvd-recorder mobieltje fototoestel vliegtuig trein cv-ketel afwasmachine cv-thermostaat fietsverlichting alarmsysteem kopieermachine geldautomaat Nintendo 3DS netwerkrouter laptop . . . bankpas OV-chipkaart RFID-chip irisscanner auto tablet tv-toestel smartphone §1 Computers zijn overal Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§1 Computers zijn overal Opdracht 1 Jargon Acer Aspire S7-392-54204G12tws 13,3" Intel Core i5-4200U 4GB 128GB SSD Intel HD Graphics 4400 Touchscreen Hoeveel mag dit kosten? Meer specificaties Acer Aspire §1 Computers zijn overal Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§1 Computers zijn overal Opdracht 2 Zoeken naar randapparatuur Hoe ziet het er uit? Hoe werkt het? Wat doet het? §1 Computers zijn overal Stedelijk Gymnasium Breda RCM

Computers en randapparatuur B2H03 paragraaf 2 De processor

§2 De processor Elke computer heeft minimaal Processor Geheugen (RAM, ROM) Contact met de omgeving sensoren en actuatoren Zelfs je bankpas §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§2 De processor CPU (Central Processing Unit) CVE (Centrale verwerkingseenheid) Instructies uitvoeren Gegevens en opdrachten komen uit het intern geheugen. §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

Hoeveel instructies zijn nodig om een beeld op een scherm van 768 x 1366 op te bouwen? ca. 1.000.000 instructies! In welke tijd gebeurt dat? < 0,5 seconde! §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§2 De processor CPU CPU Klok kloksignaal Registers Besturings eenheid Rekenkundige en logische eenheid Besturingsbus Databus R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 Registers Adresbus §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§2 De processor Instructies Voorbeeld Waarde van adres A naar R1 Waarde van adres B naar R2 R1 + R2 naar R3 waarde van R3 naar adres C Volgende instructie §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§2 De processor Voor elke instructie: Ophalen Decoderen Uitvoeren Volgende §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

Waarde van adres A naar R1 Waarde van adres B naar R2 R1 + R2 naar R3 waarde van R3 naar adres C Ophalen Decoderen Uitvoeren Volgende Ophalen Decoderen Uitvoeren Volgende §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§2 De processor Opdracht Processor simulatie Kopieer de map ProcSim (zip) naar je eigen omgeving Uitpakken §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§2 De processor Klok en klokfrequentie eenheid: MHz of GHz 1 GHz = 1000 MHz (1024 MHz?) De klokfrequentie zegt niet zo veel over de snelheid van de computer. §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§2 De processor Een Ferrari is heel erg snel. Heb je er iets aan als er geen banden onder zitten? Een processor met een klokfrequentie van 3,6 GHz is heel erg snel. Heb je er iets aan als de geheugentoegang erg traag verloopt? §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§2 De processor Factoren die de snelheid bepalen toegangssnelheid van het geheugen werking van de processoren grootte van het (cache) geheugen fysieke afstand tussen processor en geheugen §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§2 De processor Andere vergelijkingsmaten FLOPS Floating Point operations MIPS Mega Instructions per second ICICOMP Icomp Intel Comparative Microprocessor Performance Index §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

1971 4-bits 0,74 MHz 1972 8-bits 0,80 MHz 1976 8-bits 5,0 MHz 1978 16-bits 5,0 MHz 1982 16-bits 10 MHz 1985 32-bits 16 MHz 1995 32-bits 150 MHz 2000 32-bits 1300 MHz §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

2005 32-bits 3200 MHz 2005 64-bits 2660 MHz 2008 64-bits 3200 MHz 2010 64-bits 3800 MHz Wikipedia §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

B2H03 Paragraaf 1 en 2 Theorie bestuderen Processor simulator Opdrachten maken §2 De processor Stedelijk Gymnasium Breda RCM

Computers en randapparatuur B2H03 paragraaf 3 Het geheugen

B1H03 De hardware §1 Computers zijn overal §2 De processor §3 Het geheugen Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§3 Het geheugen Eerste onderscheid Intern Extern chips hard disk (HDD) cache (S)DDR RAM/ROM hard disk (HDD) Static State Drive (SSD) CD/DVD flash-drive/USB tape diskette/floppy (?) §3 Het geheugen Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§3 Het geheugen Schijf (extern) geheugen. Elke schijf is verdeeld in sectoren (taartpunt). Elke sector heeft een aantal sporen. Zo is elke plaats exact aan te wijzen. Schijfgeheugen is adresseerbaar §3 Het geheugen Stedelijk Gymnasium Breda RCM

Schijfopslag §3 Het schijfgeheugen Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§3 Het geheugen Schijfopslag Diskette of floppy 1,44 MB CD 700 MB DVD 5,0 GB Blu-ray 50 GB Hard disk 1 TB SSD 250 MB §3 Het geheugen Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§3 Het geheugen Bits moeten worden vastgelegd. Magnetisch (noord en zuid) Optisch (gaatje of niet) Flash, SSD (1 V of 3 V) §3 Het geheugen Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§3 Het geheugen USB-opslag Gebaseerd op Flash-geheugen ROM-geheugen Uitgevonden in 1984 1996 USB 1.0 2000 eerste USB-stick 8 MB 2009 USB-stick 128 GB 2013 USB-stick 512 GB §3 Het geheugen Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§3 Het geheugen Intern geheugen RAM (Random Access Memory) werkgeheugen ROM (Read Only Memory) Opstartprocedure Cache geheugen veel sneller, maar duurder §3 Het geheugen Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§3 Het geheugen Intern geheugen Bepaalt mede de snelheid van de computer. Intern geheugen is sneller dan schijfgeheugen Intern geheugen 10-7 s Schijfgeheugen 10-3 s §3 Het geheugen Stedelijk Gymnasium Breda RCM

Virtueel geheugen Een stukje schijfgeheugen dat als intern geheugen wordt gebruikt. §3 Het geheugen Stedelijk Gymnasium Breda RCM

Computers en randapparatuur B2H03 paragraaf 4 De busstructuur

B1H03 De hardware §1 Computers zijn overal §2 De processor §3 Het geheugen §4 De verbindingen §4 Busstructuur Stedelijk Gymnasium Breda RCM

Een bus is een kabel waarover data wordt getransporteerd. Zo’n kabel bestaat weer uit een aantal (8) draadjes. Feitelijk zijn het dunne banen van koper op de printplaat. §4 De busstructuur Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§4 De busstructuur Er is een bus voor de data (gegevens). Er is een bus voor de instructies. Er is een bus voor de adressering. Databus, besturingsbus, adresbus. §4 De busstructuur Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§4 De busstructuur CPU Klok kloksignaal Registers Besturings eenheid Rekenkundige en logische eenheid Besturingsbus Databus R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 Registers Adresbus §4 De busstructuur Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§4 De busstructuur Waar staat de data?  adresbus Wat is de data?  databus Wat is de opdracht?  besturingsbus §4 De busstructuur Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§4 De busstructuur De computer moet communiceren met andere apparaten. Intern: grafische kaart, netwerkkaart, geheugen,etc. Dat gaat intern via slots (PCI, IDE) §4 De busstructuur Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§4 De busstructuur De computer moet communiceren met andere apparaten. Extern: muis, toetsenbord, monitor, externe HD, USB-stick Dat gaat via poorten, stekkers en stekkerbussen §4 De busstructuur Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§4 De busstructuur 1, 2 ps2 poorten (muis, toetsenbord) DVI-poort (digitale monitor) VGA-poort (analoge monitor Parallelle poort (printer, scanner) Firewire (videocamera) USB-poort Netwerkpoort 9, 10, 11 Audiopoorten §4 De busstructuur Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§3 Het geheugen B2H03 Paragraaf 3 en 4 Theorie bestuderen Opdrachten maken §3 Het geheugen Stedelijk Gymnasium Breda RCM

Computers en randapparatuur B2H03 paragraaf 5 Von Neumann principe

B1H03 De hardware §1 Computers zijn overal §2 De processor §3 Het geheugen §4 De verbindingen §5 Instructies uitvoeren §5 Von Neumann Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§5 Het Von Neumannprincipe De processor verwerkt instructies. Steeds één tegelijk Op volgorde (sequentieel) Von Neumannprincipe §5 Het Von Neumannprincipe Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§5 Het Von Neumannprincipe Instructies starten na elkaar Snelheid van computers is steeds belangrijker Instructies moeten op elkaar wachten Von Neumann-bottleneck §5 Het Von Neumannprincipe Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§5 Het Von Neumannprincipe Dit principe moest worden verbeterd en de bottleneck opgelost. Harvard architectuur Coprocessor Gekoppelde processor Dual core Quad core §5 Het Von Neumannprincipe Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§5 Het Von Neumannprincipe Harvard architectuur Toegepast bij embedded systems (microcontrolers) Bussen zijn meer gescheiden In- en uitvoer zitten elkaar niet in de weg. CPU Klok kloksignaal Besturingsbus Databus Adresbus R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8 Registers Besturings eenheid Rekenkundige en logische eenheid §5 Het Von Neumannprincipe Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§5 Het Von Neumannprincipe Co-processor Hulpje, slaaf Toegepast bij de 80286 (1982) en 80386 (1986) Gekoppelde processor één processor met twee CVE’s één processor twee besturingseenheden slechts één cache toegepast bij de Pentium (1993) §5 Het Von Neumannprincipe Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§5 Het Von Neumannprincipe Dual Core – Quad core meer processoren in één chip ze delen het hoofdgeheugen bottleneck! software moet erop zijn aangepast. §5 Het Von Neumannprincipe Stedelijk Gymnasium Breda RCM

Computers en randapparatuur B2H03 paragraaf 6 De BIOS

B1H03 De hardware §1 Computers zijn overal §2 De processor §3 Het geheugen §4 De verbindingen §5 Instructies uitvoeren §6 Een pc opstarten §6 De BIOS Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§6 De BIOS Basic Input Output System Ligt vast in ROM. Bij opstarten wordt de instructie uit het ROM-geheugen uitgevoerd. De BIOS wordt van HD geladen en uitgevoerd. §6 De BIOS Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§6 De BIOS Dit programma test het geheugen de HD’s de videokaart netwerkpoorten toetsenbord en muis monitor etc. §6 De BIOS Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§6 De BIOS Drivers worden gezocht en . . . gekopieerd naar het intern geheugen. Het laadprogramma voor het besturingssysteem wordt van HD naar het intern geheugen gekopieerd. §6 De BIOS Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§6 De BIOS De eerste instructie wordt uitgevoerd. De BIOS is klaar. Het besturingssysteem neemt het verder over. Je moet inloggen bij Windows §6 De BIOS Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§6 De BIOS Wat zijn ‘Drivers’? Kleine programmaatjes die bij een stukje hardware horen. Ze verzorgen de communicatie tussen deze hardware en I/O-poort. Ze worden door de fabrikant van de hardware gemaakt. De input en output voldoen aan een standaard. §6 De BIOS Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§6 De BIOS B2H03 Paragraaf 5 en 6 Theorie bestuderen Opdrachten maken Stedelijk Gymnasium Breda RCM

Einde B2 Hoofdstuk 3 Computers en randapparatuur