Informatica H3 computersystemen

LauwersCollege Buitenpost
Hoofdstuk 3 - Computersystemen
Advertentie
Instructiecyclus
Extern geheugen
Intern geheugen
Busstructuur
Moederbord
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
Een advertentie
Processortype
kloksnelheid
Bussnelheid
Intern
geheugen
monitor
Harde schijf
Interface HDmoederbord
videokaart
Geluidskaart
cd/dvd-brander
Voor uitbr.kaarten
LauwersCollege Buitenpost
Netwerkkaart
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
CPU /CVE (=PROCESSOR)
• Kern van de computer
• Voert instructies programma uit
• Verwerkingssnelheid wordt gemeten in
MIPS (miljoen instructies per seconde)
• Kloksnelheid uitgedrukt in MHz
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
Typen processoren
Voor de PC door fabrikant Intel:
Andere typen:
1978
1982
1985
1989
1993
1996
1997
1999
2001
2005
XT 8086
AT 80286
80386
80486
Pentium 60 Mhz
Pentium 200 Mhz
Pentium II 233 Mhz
Pentium III 500 Mhz
Pentium IV 1000 Mhz
Pentium IV 3000 MHz
Type processor
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Motorola voor Apple Macintosh
Celeron voor de PC (door fabrikant Intel)
Athlon (door fabrikant AMD)
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
OPBOUW PROCESSOR
• Besturingseenheid (control unit)
• ALU (rekenkundige en logische eenheid)
• Registers  tijdelijke opslagplaatsen
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
Processor: Von Neumann-model
Adres-bus
Processor
Control Unit
CU
R1
R2
R3
Controle-bus
R4
ALU
Registers
R5
RAM
R6
R7
Arithmetic
Logical Unit
R8
Data bus
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
INSTRUCTIECYCLUS
• 1. Haal instructie op uit intern
geheugen en zet deze in CVE (fetch)
• 2. Decodeer instructie: wat moet er
gebeuren en waarmee? (decode)
• 3. Voer de instructie uit (execute)
•
Terug naar stap 1.
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
Werking Processor
Adresbus
Eerstestap:
stap:
haal
instructie
op
Derde
voer
instructie
uit
Tweede
stap:
decodeer
instructie
101
Instructie Pointer
IP
102 102
A
396
IRADD A,(107)
Instructie Register
102
102
102
Decodeer
LauwersCollege Buitenpost
ADD A,(107)
Execute(voer uit)
ADD A,(107)
ALU
102
102
103
ADD A,(107)
(tel hok 107 bij A op)
Besturingsbus
Databus
Processor
CU
Accumulator
ADD A,(107)
15
ADD A,(107)
ADD
245R3,R1,R2
ADD
A,(107)
104
36
105
115
106
57
107
33
33
Registers
RAM
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
VON NEUMANN-principe
CVE kan maar één opdracht tegelijk
verwerken. De instructies worden dus
sequentieel, na elkaar verwerkt. Gevolg:
vertraging  de Von Neumann-bottleneck.
Oplossingen:
– ondersteunende processor (coprocessor)
– gekoppelde processor
– parallelle processors (duo core)
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
3 TYPEN GEHEUGEN:
• 1. Registers: onderdeel processor, klein,
snel, toegankelijk, zeer duur
• 2. Werkgeheugen: beperkte capaciteit, snel,
duur. RAM, ROM, CACHE. Intern
• 3. Permanent of achtergrondgeheugen
apart apparaat, grote capaciteit,
relatief traag, goedkoop. Extern
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
Extern geheugen
• Twee soorten:
– adresseerbaar; schijf verdeeld in:
• sporen (cirkelbanen op schijf)
• sectoren (taartpunten op schijf)
• nummering hiervan levert snel zoeksucces op
– niet-adresseerbaar:
• tape (vgl. cassettebandje)
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
Harde schijf
Schijf (metaal of
glas) met magn.
materiaal
constante
draaisnelheid
bijv 7200
omw. per min.
Lees/schrijfkop
Lees/schrijfarm
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
Harde schijf
spoor
op spoor 0 staat de FAT
(=inhoudsopgave)
en de partitietabel
Soorten harde schijven
Scsi (small computer systems
interface) Snelle toegangstijd. Eén
controller kan 7 drives besturen.
Ide of Ata (integrated disk
sector
electronics)
Toegangstijd circa 20ms,
langzamer dan SCSI-schijven. Eén
controller kan 2 drives besturen.
Sata (serial ata)
aantal schijven boven elkaar
zelfde spoor op elke schijf:
denkbeeldige cilinder
LauwersCollege Buitenpost
Iets sneller dan ata
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
CD-ROM
De gebieden waar geen putjes zitten noem je lands
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
CD-ROM
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
CD-ROM
spoor
sector
Speed Transfer Rate
variabele
draaisnelheid
LauwersCollege Buitenpost
x1
150KB/s
x2
300KB/s
x4
600KB/s enz.
8 x 4 x 24 betekent dat
het apparaat:
- op 8x speed schrijft
- op 4x speed herschrijft
- en 24x speed leest.
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
Intern geheugen
•
•
Is geadresseerd
RAM  in 64 bit modules (DIMM: Dual
Inline Memory Module)
 type: DDR SDRAM (Double Data Rate
Synchronous Data RAM)
•
ROM  alleen leesbaar, niet uit te wissen
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
Speciaal intern geheugen
• Cache-geheugen:
• Virtueel geheugen:
– deel van intern geheugen,
waar veelgebruikte
instructies direct
opvraagbaar zijn (zeer
snel)
– deel van bestand dat
snel door processor
kan worden
geraadpleegd, maar
toch op harde schijf
staat
• versnelt de acties van de processor
• is merkbaar na herhaling
• is relatief duur
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
Busstructuur
• Bus = verbinding tussen processor(en), geheugen(s) en
randapparatuur, in de vorm van geleidende strips op een
printplaat.
• Drie typen:
– adresbus, besturingsbus (of: controlebus), en databus
• Aansluiting harde schijf op bus met:
– IDE of SCSI of SATA
• Aansluiting uitbreidingskaarten met:
– PCI
• Aansluiting randapparatuur o.a. met:
– USB (universal serial bus)
LauwersCollege Buitenpost
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
IDE voor aansluiting
harde schijf, cdrom, etc
Moederbord
processorvoet
DIMM-sloten voor
RAM-modules
chipset
bios
Pci-sloten
Voeding + ventilator
compoort
printerpoort
LauwersCollege Buitenpost
USB-poorten
AGP-slot voor
Videokaart
Informatica
LauwersCollege Buitenpost
Achterkant computer
kabel monitor
voedingskabel
PS2-poorten
USB-poorten
Seriële- of
com-poorten
Parallellepoort of
printerpoort
Game-poort
geluidspoorten
Monitor-aansluiting
uitbreidingskaarten
LauwersCollege Buitenpost
Einde
Informatica