b2 hoofdstuk 3 computers en randapparatuur. harde schijf printer geheugen dvd-speler scanner...

B2 Hoofdstuk 3Computers en randapparatuur

Computers en randapparatuur

Harde schijf

Printer

Geheugen

DVD-speler

Scanner

Processor

Monitor

Stedelijk Gymnasium Breda RCM 2

USB

Busstructuur

Netwerken

Serieel

Parallel

Embedded

Dit hoofdstuk gaat over de hardware


Computers zijn overal

B2H03 paragraaf 1

§1 Computers zijn overal

navigatiewasmachineMP3-spelerdvd-recordermobieltjefototoestelvliegtuigtreincv-ketel


afwasmachinecv-thermostaatfietsverlichtingalarmsysteemkopieermachinegeldautomaatNintendo 3DSnetwerkrouterlaptop . . .

bankpasOV-chipkaartRFID-chipirisscannerautotablettv-toestelsmartphone

Stedelijk Gymnasium Breda RCM 5§1 Computers zijn overal

Opdracht 1 JargonAcer Aspire S7-392-54204G12tws13,3"Intel Core i5-4200U4GB128GB SSDIntel HD Graphics 4400Touchscreen Hoeveel mag dit kosten?Meer specificatiesAcer Aspire

http://www.paradigit.nl/paradigit/product/zpr-01lap/01-laptops/productdetails/80011390/acer-aspire-s7-392-54204g12tws/nx-mbkeh-005/default.aspx

http://www.paradigit.nl/paradigit/product/zpr-01lap/01-laptops/productdetails/80011390/acer-aspire-s7-392-54204g12tws/nx-mbkeh-005/default.aspx

Opdracht 2Zoeken naar randapparatuur

• Hoe ziet het er uit?

• Hoe werkt het?

• Wat doet het?

Stedelijk Gymnasium Breda RCM 6§1 Computers zijn overal


De processor

B2H03 paragraaf 2


Elke computer heeft minimaal

• Processor

• Geheugen (RAM, ROM)

• Contact met de omgeving

• sensoren en actuatoren

• Zelfs je bankpas

§2 De processor

• CPU (Central Processing Unit)

• CVE (Centrale verwerkingseenheid)

• Instructies uitvoeren

• Gegevens en opdrachten komen uit het intern geheugen.

Stedelijk Gymnasium Breda RCM 9§2 De processor

• 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!


CPU

11

Klokkloksignaal

Besturingsbus

Databus

Adresbus

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8

Registers

Besturingseenheid

Rekenkundige en logischeeenheid

Stedelijk Gymnasium Breda RCM§2 De processor

CPU

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


Voor elke instructie:

• Ophalen

• Decoderen

• Uitvoeren

• Volgende


Waarde van adres A naar R1

Waarde van adres B naar R2

R1 + R2 naar R3waarde van R3 naar adres C


• Ophalen• Decoderen• Uitvoeren• Volgende

• Ophalen• Decoderen• Uitvoeren• Volgende

§2 De processor

Opdracht

Processor simulatie

Kopieer de map ProcSim (zip) naar je eigen omgeving

Uitpakken


• 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.


• 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?


Factoren die de snelheid bepalen

• toegangssnelheid van het geheugen

• werking van de processoren

• grootte van het (cache) geheugen

• fysieke afstand tussen processor en geheugen


Andere vergelijkingsmaten

• FLOPSFloating Point operations

• MIPSMega Instructions per second

• ICICOMPIcomp Intel Comparative Microprocessor Performance Index


19714-bits 0,74 MHz

19728-bits 0,80 MHz

19768-bits 5,0 MHz

197816-bits 5,0 MHz

198216-bits 10 MHz

198532-bits 16 MHz

199532-bits 150 MHz

200032-bits 1300 MHz


200532-bits 3200 MHz

200564-bits 2660 MHz

200864-bits 3200 MHz

201064-bits 3800 MHz

Wikipedia


https://nl.wikipedia.org/wiki/Lijst_van_Intel-processors


1970 1972 1974 1976 1978 1980 1982 19840

2

4

6

8

10

12

4-bit8-bits16-bits

jaartal

frequenti

e (

MH

z)


1980 1985 1990 1995 2000 2005 2010 20150

500

1000

1500

2000

2500

3000

3500

4000

4500

4-bit8-bits16-bits32-bits64-bits

jaartal

frequenti

e (

MH

z)

B2H03

Paragraaf 1 en 2

Theorie bestuderen

Processor simulator

Opdrachten maken



Het geheugen

B2H03 paragraaf 3

27

B1H03 De hardware


§2 De processor

§3 Het geheugen

Stedelijk Gymnasium Breda RCM

§3 Het geheugen

Eerste onderscheidIntern Extern


chips

cache

(S)DDR

RAM/ROM

hard disk (HDD)

Static State Drive (SSD)

CD/DVD

flash-drive/USB

tape

diskette/floppy (?)

§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

Stedelijk Gymnasium Breda RCM 29§3 Het geheugen


Schijfopslag

§3 Het schijfgeheugen

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


Bits moeten worden vastgelegd.

• Magnetisch (noord en zuid)

• Optisch (gaatje of niet)

• Flash, SSD (1 V of 3 V)


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


Intern geheugen

• RAM (Random Access Memory)

werkgeheugen

• ROM (Read Only Memory)

Opstartprocedure

• Cache geheugen

veel sneller, maar duurder


Intern geheugen

• Bepaalt mede de snelheid van

de computer.

• Intern geheugen is sneller dan

schijfgeheugen

• Intern geheugen 10-7 s

• Schijfgeheugen 10-3 s


Virtueel geheugenEen stukje schijfgeheugen dat als intern geheugen wordt gebruikt.



De busstructuurB2H03 paragraaf 4

38

B1H03 De hardware


§2 De processor

§3 Het geheugen

§4 De verbindingen


§4 Busstructuur

• 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.

Stedelijk Gymnasium Breda RCM 39§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.


CPU


Klokkloksignaal

Besturingsbus

Databus

Adresbus

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8

Registers

Besturingseenheid


§4 De busstructuur

• Waar staat de data? adresbus

• Wat is de data? databus

• Wat is de opdracht? besturingsbus


• De computer moet communiceren met andere apparaten.• Intern: grafische kaart, netwerkkaart,

geheugen,etc. • Dat gaat intern via

slots (PCI, IDE)


• De computer moet communiceren met andere apparaten.

• Extern: muis, toetsenbord, monitor, externe HD, USB-stick

• Dat gaat via poorten,

• stekkers en stekkerbussen


1, 2 ps2 poorten (muis, toetsenbord)3. DVI-poort (digitale monitor)4. VGA-poort (analoge monitor5. Parallelle poort (printer, scanner)6. Firewire (videocamera)7. USB-poort8. Netwerkpoort9, 10, 11 Audiopoorten


• B2H03

• Paragraaf 3 en 4

• Theorie bestuderen

• Opdrachten maken



Von Neumann principeB2H03 paragraaf 5

48

B1H03 De hardware


§2 De processor

§3 Het geheugen

§4 De verbindingen

§5 Instructies uitvoeren


§5 Von Neumann

• De processor verwerkt instructies.

• Steeds één tegelijk

• Op volgorde (sequentieel)

• Von Neumannprincipe

Stedelijk Gymnasium Breda RCM 49§5 Het Von Neumannprincipe

• Instructies starten na elkaar

• Snelheid van computers is steeds belangrijker

• Instructies moeten op elkaar wachten

• Von Neumann-bottleneck


Dit principe moest worden verbeterd en de bottleneck opgelost.

• Harvard architectuur

• Coprocessor

• Gekoppelde processor

• Dual core

• Quad core


Harvard architectuur• Toegepast bij embedded systems

(microcontrolers)• Bussen zijn meer gescheiden• In- en uitvoer zitten elkaar niet in de

weg.


CPUKlokkloksignaal

Besturingsbus

Databus

Adresbus

R1 R2 R3 R4 R5 R6 R7 R8

Registers

Besturingseenheid


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)


Dual Core – Quad core• meer processoren in één chip• ze delen het hoofdgeheugen• bottleneck!• software moet erop zijn aangepast.



De BIOSB2H03 paragraaf 6

56

B1H03 De hardware


§2 De processor

§3 Het geheugen

§4 De verbindingen

§5 Instructies uitvoeren

§6 Een pc opstarten


§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.

Stedelijk Gymnasium Breda RCM 57§6 De BIOS

Dit programma test

• het geheugen

• de HD’s

• de videokaart

• netwerkpoorten

• toetsenbord en muis

• monitor etc.


• Drivers worden gezocht en . . .

• gekopieerd naar het intern geheugen.

• Het laadprogramma voor het besturingssysteem wordt van HD naar het intern geheugen gekopieerd.


• De eerste instructie wordt uitgevoerd.

• De BIOS is klaar.

• Het besturingssysteem neemt het verder over.

• Je moet inloggen bij Windows


• 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.


• B2H03

• Paragraaf 5 en 6

• Theorie bestuderen

• Opdrachten maken


B2 Hoofdstuk 3Computers en randapparatuur

b2 hoofdstuk 3 computers en randapparatuur. harde schijf printer geheugen dvd-speler scanner...

Documents