V1CP1 – week 5Computerarchitectuur

2

adresbus

databus

controlebus

CPU MEMORY I/O

Blokschema computersysteem

3

Componenten van een computersysteem

CPU Het rekenhart van een computer Voert instructies, ‘eenvoudige rekenstapjes’, uit

Geheugen Voor de opslag van instructies en data

I/O Voor communicatie met de buitenwereld, d.w.z.

Harde schijf Netwerkkaart Beeldscherm Etc. ...

Bussen Voor de verbinding van de componenten

4

8 bits bus

Buslijnen

Een bus is een verzameling parallelle verbindingen (lijnen), waarbij iedere lijn 1 bit kan transporteren

5

Onderdelen systeembus

Databus transporteert data en instructies tussen registers ingang en uitgang

Adresbus transporteert adressen waar de data of

instructies heen moeten of vandaan moeten komen

alleen ingang Controlebus

transporteert de signalen die nodig zijn om data- en adres transport te coördineren

6

Geheugen module

Opslag van data en instructies primair geheugen secundair (achtergrond)geheugen

Bevat vele cellen voor een bepaald aantal bits (b.v. 8) elke cel heeft een adres capaciteit = aantal cellen * bits per cel

Beschikt over een aantal adreslijnen bepaalt het aantal cellen

n lijnen maximaal 2n cellen

Beschikt over een aantal datalijnen vaak gelijk aan het aantal bits per cel

7

Random Access Memory (RAM)

Random Access Memory alle geheugenplaatsen kunnen in willekeurige volgorde

worden gelezen en geschreven verliest zijn inhoud als de spanning wegvalt

8

CS - Chip Select

R/W - Read/Write

Aansluiting RAM module

9

Soorten RAM geheugen

Statische RAM (SRAM) onthoudt de data zolang de voedingsspanning

aanwezig is

Dynamische RAM (DRAM) verliest zijn data na verloop van enkele ms en

moet daar regelmatig worden ‘opgefrist’; de refresh cycle

compacter dan DRAM (factor 4) adreslijnen worden vaak gemultiplext

10

RAS - Row Address Strobe

CAS - Column Address Strobe

Multiplexing van adreslijnen

11

SIMM van DRAM modules

12

ROM geheugen

Read Only Memory heeft ook random access! behoudt zijn inhoud als de stroom wegvalt heeft vele varianten

‘echt’ ROM – inhoud wordt vastgelegd bij fabricage PROM – is eenmalig programmeerbaar EPROM – kan worden gewist met UV licht EEPROM – kan bloksgewijs elektrisch worden gewist flash EEPROM – kan met 1 actie (1 flash) worden

gewist

13

CS - Chip Select

PGM - Program

EPROM module

14

adresbus

databus

controlebus

CPU RAM I/OROM

Blokschema computersysteem met ROM

15

n bepaalt het adresbereik – max. 2n geheugenregisters

m – vaak gelijk aan het aantal bits per register

Central Processing Unit (CPU)

16

adresbus

databus

controlebus

BIU

Registers

ALUStatus register

Stack pointer

PC

ICU

Instructie register

TU

1001001001001110

1001001001001110

Opbouw van de CPU

17

Onderdelen van de CPU

CPU = Central Processing Unit ICU = Internal Control Unit TU = Timing Unit ALU = Arithmetische/Logische Unit BIU = (Basic) Input/Output Unit Registers (General Purpose) Program Counter (PC) Stackpointer Statusregister Instructieregister

18

adres

data

adres stabiel

R/W

Lees cyclus Schrijf cyclusSchrijf cyclus

Bus timing

19

Werking van een processor

1. Haal een instructie op (Fetch)- zet inhoud PC op adresbus- geef een leessignaal op controlebus- verhoog inoud van PC- plaats data van databus in Instructie Register

2. Decodeer de instructie (Decode)

3. Voer de instructie uit (Execute)

4. Sla het resultaat op (Store)

5. Ga naar 1

20

John von Neumann (28-12-1903 - 8-2-1957)

Stored Program Architecture

21

FInstruction

Fetch

DInstruction

Decode

EInstruction Execution

SStore Result

Von Neumann cyclus

22

Opdrachten

Bestudeer hfdst.7.1 t/m 7.3.2(uitgezonderd intermezzo’s)

Lees hfdst. 7.4 t/m 7.4.2 (uitgezonderd intermezzo’s)

Maak opgaven 7.1, 7.2, 7.6 en 7.7