Computersystemen 1 L.V.de.Zeeuw@HRO.NL

2 Logische bouwstenen

Inleiding 1 Defenitie Intelligentie: Het vermogen om op grond van bepaalde feiten beslissingen te nemen. Wisselschakeling: Intelligent? L.V. de Zeeuw Computersystemen

Inleiding 2 Intelligentie bij machines en mensen hebben ‘logica’ gemeen. Logische schakelingen Een andere belangrijke voorwaarde voor intelligentie is ‘geheugen’. Geheugen schakelingen L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.1 Logica 1 Logica houdt zich bezig met: Beweringen (Eis: moet waar of onwaar zijn ofwel eenduidig) De relaties tussen beweringen L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.1 Logica 2 Als het regent én ik ben buiten, wordt ik nat. Als ‘het regent’ = waar én ‘ik ben buiten’ = waar dan ‘ik wordt nat’ = waar L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.1 Logica 3 Voorbeeld: (A=waar)/\(B=waar) =>(C=waar) L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.1 Logica 4 Voorbeeld: (A=waar)\/(B=waar) =>(C=waar) Inclusieve OF omdat aan beide voorwaarden is voldaan L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.1 Logica 4 George Boole (1815 – 1864) heeft bedacht hoe je met logische functies kunt rekenen. We spreken van: Boole algebra Boolse variabelen of Booleanse variabelen L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.1 Logica 5 Programmeer talen en het type ‘Boolean’. Een Boolean kan alleen de waarden ‘True’ of ‘False’ aan nemen. L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2 Poorten Logische schakelingen worden opgebouwd uit ‘poorten’. Met deze poorten kunnen de belangrijkste onderdelen van een computer worden gerealiseerd. XOR als elementaire poorten L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.1 Afspraken over 0 en 1 H L T F 1 CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) TTL (Transistor Transistor Logic) L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.2 De EN-poort 1 Spreek uit EN L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.2 De EN-poort 2 Zie: www.misc.hro.nl/telematica L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.2 De EN-poort 3 L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.3 De OF-poort Spreek uit OF L.V. de Zeeuw Computersystemen

Bolletje aan de uitgang 2.2.4 De NIET-poort 1 Bolletje aan de uitgang _ Notaties: A, A’, !A, of Not(A) L.V. de Zeeuw Computersystemen

Bolletje aan de uitgang 2.2.4 De NIET-poort 2 Bolletje aan de uitgang L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.4 De NIET-poort 3 L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.5 De Exclusieve OR-poort Spreek uit Exclusive OR L.V. de Zeeuw Computersystemen

IEC: International Electrotechnical Commision 2.2.6 Symbolen voor poorten IEC: International Electrotechnical Commision L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.7 Poorten met meer ingangen L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.8 Schakelingen met poorten 1 L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.8 Schakelingen met poorten 2 Exclusief OR samengesteld uit elementaire poorten P1 P2 Q 1 Not And Or L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.8 Schakelingen met poorten 3 Regels: TTL en CMOS niet door elkaar gebruiken Op één uitgang mogen meerdere ingangen. Uitgangen mogen niet met elkaar verbonden worden (kortsluiting) L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.8 Schakelingen met poorten 4 L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.8 Schakelingen met poorten 5 L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.2.8 Schakelingen met poorten 6 NAND-poort en.wikipedia.org/wiki/Diode-transistor_logic L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.3 Schakelingen voor computers Sleutel Multiplexer Vergelijker Pariteits generator Opteller L.V. de Zeeuw Computersystemen

Besturingslijn (sleutel) datapad Besturingslijn (sleutel) L.V. de Zeeuw Computersystemen

De waarde van A of B verschijnt hier afhankelijk of ‘Keuze’ 0 of 1 is. 2.3.2 Multiplexer De waarde van A of B verschijnt hier afhankelijk of ‘Keuze’ 0 of 1 is. L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.3.3 Vergelijker Als waarden van A0-A3 gelijk zijn aan B0-B3 verschijnt hier een 0 (ongelijk) of een 1 (gelijk) L.V. de Zeeuw Computersystemen

Levert een 1 als het aantal enen aan de ingang oneven is 2.3.4 Parity generator Levert een 1 als het aantal enen aan de ingang oneven is Nu 5 input lijnen. Pariteit L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.3.5 Opteller 1 0+0=00 0+1=01 1+0=01 1+1=10 (1 onthouden= carry) Half Adder L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.3.5 Opteller 2 L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.3.5 Opteller 3 Full Adder L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.3.5 Opteller 4 L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.4 Geheugencellen Combinatorische schakelingen: De uitgangen zijn een onmiddellijke functie van de ingang. Sequentiële schakelingen: hebben ‘geheugen’. kunnen niet alleen met waarheidstabellen worden beschreven. L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.4.1 De latch en flip-flop 1 L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.4.1 De latch en flip-flop 2 Ingang wordt gevolgd Uitgang wordt gevolgd Pulsplaatje L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.4.1 De latch en flip-flop 3 Verschillen Uitgang volgt ingang terwijl de controle ingang 1 is = géén klok signaal Eenvoudiger Goedkoper Flip-flop Uitgang volgt ingang op het moment dat controle ingang 0 wordt = klok Signaal Ingewikkelder Duurder Meerdere flip-flops achter elkaar. L.V. de Zeeuw Computersystemen

Rondje: Data wordt gelezen op de achterflank 2.4.1 De latch en flip-flop 4 Rondje: Data wordt gelezen op de achterflank Achterflank L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.4.2 Registers 1 Naam Breedte [bits] Aantal combinaties Bit (binary digit) 1 21=2 Nibble 4 24=16 Byte (bi eight) 8 28=256 Word 16 216=65536 (Long) word 32 232=4294967296 (Quad) word 64 264=18446744073709551616 L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.4.2 Registers 2 L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.4.3 Schuifregisters 1 Op elke voorflank van de klokpuls wordt de data van de ene flip-flop in de volgende ingelezen. L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.4.4 Schuifregisters 2 Omzetten van parallele data naar seriele data en andersom Cyclic Redudancy Check (CRC) generator. L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.5 De organisatie van het geheugen Moderne computer beschikken over miljoenen geheugen registers. Dit geheugen wordt bestuurd zonder dat we met miljoenen verschillende lijnen te maken krijgen. L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.5.1 Schrijven in het geheugen 1 Data in bus (4 lijnen) L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.5.1 Schrijven in het geheugen 2 AND poort Adres bus De 5 lijnen wijzen maximaal 25 =32 registers aan Bolletjes: Bepalen welke lijnen geinverteerd zijn! L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.5.2 Uitlezen 1 We willen de data-in bus ook gebruiken als data-uit bus. De databus moet dus het in en uitgaande data kunnen verwerken. Als we data-in van een regsiter verbinden met de data-uit krijgen we kortsluiting. Opslossing: De Tristate uitgang L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.5.2 Uitlezen 2 Drie toestanden: 0, 1, Z (niet verbonden) L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.5.2 Uitlezen 3 L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.5.3 De databus 1 L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.5.3 De databus 2 L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.5.3 Accesstijd Accesstijd: De tijd die nodig is om data uit een geheugen te lezen. Het bedienen van het geheugen wordt gedaan door de CPU (Central Processing Unit) Geheugen: Random Access (willekeurige data kan meeteen worden gelezen) Sequentieel (data kan alleen in vast volgorde worden gelezen: bv bandje) L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.6 Geheugensoorten L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.6.1 Standaardtypen 1 RAM: S-RAM, D-RAM: Static/Dynamic Random Access Memory ROM: Read Only Memory PROM: Programmable Read Only Memory EPROM: Erasable Programmable Read Only Memory EEPROM: Electrically Erasable Programmable Read Only Memory L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.6.1 Standaardtypen 2 EPROM L.V. de Zeeuw Computersystemen

2.6.2 Kanttekeningen Access: Alle geheugenvormen zijn ‘Randam Access’ Snelheid: Het geheugen moet de snelheid van de processor kunnen bijhouden. Geheugenmodules: Samen brengen van meerder geheugenchips op een printplaatje. L.V. de Zeeuw Computersystemen