1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 2IC20:Computersystemen Week 1: inleiding

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 2 Huishoudelijke mededelingen  Docent: Michael Franssen  Vak ‘homepage’:  michaelf/2IC20/  practicum handleiding  programmatuur voor practicum  laptop!  powerpoint slides van college  oude tentamens met uitwerkingen (pré-IDaSS)

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 3 Onderdelen van de cursus  College: 2 uur/week dinsdag uur 3+4  Practicum: 3 uur/week vanaf week 2 (9 sessies)  2 groepen do. uur 5-7 & vr. uur 2-4 telkens in zaal MA144 (Matrixgebouw)  2 studenten per groepje, 1 laptop!  Twee onderwerpen in practicum:  µProcessor simuleren  Programmeren in assembler  Zelfstudie: gemiddeld 2 uur/week!

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 4 Doel van dit vak  Bruikbare basiskennis computerarchitectuur  Richten op raakvlak ‘hardware’ - ’software’:  Processor bezien vanuit software ‘instructieset architectuur’ en ‘assembleertalen’  Processor bezien vanuit hardware computer- en processor ‘architectuur’, geheugens, in- en uitvoer  Ondersteuning ‘hogere’ talen en besturingssystemen speciale instructies en geheugen-’modellen’, programma-onderbrekingen en parallelle processen

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 5 En dan nog dit...  Examen in deelexamens:  In tussenweek over weken 1-5, minimaal 5,0 halen!  Eind wintertrimester over weken 6-10 (wederom minimaal 5,0 halen)  plus herkansing over weken 1-5 punt is gemiddelde van niet afgerondde deelpunten  Volledige herkansing medio lentetrimester  Open boek tentamen (Boek, slides; géén laptop/aantekeningen)  Oefenopgaven in boek van Tanenbaum  Aan het eind van ieder hoofdstuk: maak ze!

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 6 De ‘computer’ is al heel oud...  Mechanische rekenmachine (Pascal): 1642  Alleen + en –  * en ÷ rond 1670 (von Leibniz)  Mechanische computer (Babbage): 1834  Ponskaart in- en uitvoer, programma op ponskaarten  1000 getallen geheugen

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 7 De ‘Von Neumann-machine’: 1952  Binair rekenen met 40 bit getallen  Programma en gegevens in één geheugen Geheugen Besturing Aritmetische en logische eenheid (ALU) Invoer UitvoerAccumulator Dit alles met vacuumbuizen!

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 8 De PDP-8: een 12 bits minicomputer  Circa 1965: losse transistoren, ‘slechts’ $16000  Belangrijkste vernieuwing: de ‘bus’ CPUGeheugen Console- terminal Pons- band I/O Andere I/O De ‘Omnibus’

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 9 De eerste microprocessor: Intel 4004  15 november 1971  2300 transistors  4 bits processor, 4096 byte programma, 640 x 4 bit gegevens  instructies/sec  Voor zakrekenmachine!

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 10 De toekomst: de ‘wet van Moore’  Voorspelling in 1965 door oprichter van Intel: “aantal transistoren per chip verdubbeld iedere 18 maanden” (60% groei per jaar) Aantal bits op geheugenchips, ‘K’ = 1024, ‘M’ =

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 11 We vinden processoren overal...  “Zingende wenskaart”: computer van 20 cent!  “Embedded” in apparatuur: 1..5 euro  Spelcomputer/PC: euro Intel Pentium-Pro: 5,5 miljoen transistoren, 600 miljoen instructies/sec.  Weersvoorspelling: 5 miljoen euro monster

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 12 Lagen in een computer  Computers en op te lossen problemen complex  Deel ze op in gestapelde lagen of schillen:  Iedere laag/schil gebruikt onderliggende lagen  … voegt nieuwe functies toe  … vormt een nieuwe (‘virtuele’) machine  … kent eigen ‘machinetaal’ voor het beschrijven van het op te lossen probleem

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 13 Echte computer M0 met machinetaal T0 Niveau 0 Virtuele machine M1 met machinetaal T1 Niveau 1 Virtuele machine M2 met machinetaal T2 Niveau 2 Virtuele machine Mn met machinetaal Tn Niveau n Programma’s in T0 worden direct door electronica uitgevoerd Programma’s in T1 worden eerst vertaald in T0, of geïnterpreteerd door een programma op M0 Vertaling in Tx: geschikt maken voor (directe) uitvoering op Mx Interpretatie op Mx: Tx programma op Mx ‘leest’ hoger niveau programma en voert het stap voor stap uit

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 14 MicroarchitectuurNiveau 1 Hardware InstructiesetarchitectuurNiveau 2 Interpretatie (‘microprogramma’) of directe uitvoering BesturingssysteemmachineNiveau 3 Gedeeltelijke interpretatie AssembleertaalNiveau 4 Vertaling (assembler) Probleemgerichte taalNiveau 5 Vertaling (compiler) Digitale logicaNiveau 0 Hieronder: elektronische componenten! Niveaugrenzen verschuiven steeds!

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 15 De lagen 0..2:  Digitale logica: schakeltechniek!  Microarchitectuur: ‘datapad’ binnen processor  ‘registers’, ‘rekenorganen’ en ‘bussen’  per ‘klok’ uitgevoerde bewerkingen  eventueel ‘besturing’ om complexe bewerkingen op te delen over meerdere klokken (‘microprogramma’)  Instructiesetarchitectuur: zo gebruik je ‘m  beschikbare instructies (basisbewerkingen)  geheugens en invoer/uitvoer

1/1/ / faculty of Computer Science eindhoven university of technology 16 De lagen 3..5:  De besturingssysteemmachine: VIRTUEEL  Voegt algemeen bruikbare complexe functies toe  Is al vertaald uit assembleer- en/of hogere taal  Assembleertaal: een-op-een met instructies  Symbolische namen in plaats van getallen!  Hogere talen: concepten i.p.v. instructies  Standaard talen: BASIC, C, Java, LISP, Fortran  Applicatietalen: databases, symbolische wiskunde