NSG Informatica

Hardware (1)Hardware (1)

NSG Informatica

Opbouw van een computerOpbouw van een computer

Een computer bestaat uit veel verschillende componenten.

Bijvoorbeeld:•Processor•Intern geheugen•Harde schijf•Netwerkkaart•Toetsenbord•Monitor•Geluidskaart•…

SGDB Informatica

Von Neumann architectuurVon Neumann architectuur

• Belangrijkste componenten– Processor– Geheugen

Intern Geheugen

ProcessorInstructies

Data

NSG Informatica

SamenwerkingSamenwerking

• Elk component heeft een eigen functie

• Componenten werken samen• Componenten communiceren met

elkaar via de Bus• De Bus is een onderdeel van het

moederbord• Elk component is verbonden met

moederbord (en dus met de Bus)

NSG Informatica

Moederbord (nieuwere PC)Moederbord (nieuwere PC)

PCI-slots

DIMM sockets

Processor slot

SATA ports

Chipset

PCI-e-slots

NSG Informatica

De bus (1)De bus (1)

TOETSEN-BORD

CPU WERK-GEHEUGEN

HARDDISK PRINTER

• Zender zet informatie + bestemming op bus• Ontvanger leest informatie van de bus• Overige componenten negeren informatie

• Initiatief bij zender: schrijfactie• Initiatief bij ontvanger: leesactie (vaak gevolgd

door schrijfactie)

NSG Informatica

De bus (2)De bus (2)

De bus bestaat eigenlijk uit 3 kanalen:• Databus

– Verstuurt gegevens– Bijvoorbeeld: de te printen letters

• Adresbus– Bevat adres ontvanger– Bijvoorbeeld: adres van de printer

• Controlbus– Verstuurt commando’s– Bijvoorbeeld: Print de tekens van de databus

databusadresbuscontrolbus

NSG Informatica

Bus (3)Bus (3)

• Verkeer op de bus wordt geregeld door busarbiter• Een transactie moet (via controlbus) worden aangevraagd• Bus wordt gedreven door een klok• Elke tik vindt één buscyclus plaats:– Zender zet data op bus– Ontvanger leest van bus– Bus wordt leeggemaakt

NSG Informatica

Bus (4)Bus (4)

• Capaciteit van de (data)bus wordt bepaald door:– Kloksnelheid (aantal transacties per

seconde– Busbreedte (hoeveel data kan er

tegelijk op de bus staan?)

NSG Informatica

GeheugenGeheugen

• Het geheugen bestaat uit geheugenplaatsen van 1 byte met elk een eigen adres

• De memorycontroller is de “archivaris” en “kijkt” naar de bus

128110 128111 128112 128113

128114

128118

128115

128119

128116 128117

128120 128121

memorycontroller

SGDB Informatica

De processorDe processor

• Het “brein” van de computer• Voert alle bewerkingen en

opdrachten uit• Andere namen:– CPU (Central Processing Unit)– CVE (Centrale Verwerkings Eenheid)

Instructies (machinetaal)Instructies (machinetaal)

Intern Geheugen

ProcessorInstructies

Data

• Alleen hele eenvoudige operaties– Optellen– Vergelijken – Herhalen– …

• Miljoenen operaties per seconde, dus toch ingewikkelde dingen mogelijk

• Vergelijkbaar met alfabet: maar 26 letters, toch zeer veel woorden mogelijk

SGDB Informatica

Processor onderdelenProcessor onderdelen

• ALU– Voert de bewerkingen en berekeningen uit

• Registers– Tijdelijke opslag voor berekeningen (een soort kladblok)

• Control unit– Leest de stroom instructies van de controlbus– Zorgt dat de instructies worden uitgevoerd door de ALU

ALU

databus

adresbus

controlebus

CONTROL UNITREGISTERS

SGDB Informatica

InstructiecyclusInstructiecyclus

Ophaleninstructie

Uitvoereninstructie

Analysereninstructie

1. De Control Unit haalt instructie op waar de programcounter naar verwijst en zet deze in het instructieregister.

De programcounter wordt verhoogd

2. De Control Unit analyseert de instructie.

De benodigde gegevens worden in de registers gezet

3. De ALU voert de bewerking uit

Resultaten worden in het register opgeslagen

SGDB Informatica

MachinetaalMachinetaal

Iedere instructie bestaat uit een rij bits.

01101101000010010000001100000100

In een machinetaal zou de instructie voor het optellen van de inhoud van twee registers er als volgt kunnen uitzien:

operandcode: 00000100 register 4

Deze opdracht kan betekenen:Tel de inhoud van de registers 3 en 4 bij elkaar op en zet het resultaat in register 9.

operatiecode: 01101101 optellen van de inhoud van twee registersoperandcode: 00001001 register 9operandcode: 00000011 register 3

SGDB Informatica

AssembleertaalAssembleertaal

• Machinetaal is lastig voor mensen– Slecht leesbaar– Snel fouten

• Oplossing: assembleertaal

01101101 00001001 00000011 00000100wordt ADD R9, R3, R4

• Vertaling: assembler– Vertaalt assembly code naar machinetaal– Is het enige programma dat in machinetaal

geschreven hoeft te worden– Processorafhankelijk

SGDB Informatica

Assembleertaal (2)Assembleertaal (2)

• Voorbeeld:

LOAD R0, 1234LOOP:ADD R0, #1CMP R0, #12JNG LOOPLOAD 1234, R0

1. Rekenkundige of logische instructiesADD, CMP

2. SpronginstructiesJNG

3. Instructies voor datatransportLOAD