Computersystemen 2 – Theorie Les 1:
1. Grootheden:
Binair: Decimaal:
1. 68 608 = 67 Ki
2. 46 080 = 45 Ki
3. 5 242 880 = 5 Mi
4. 150 KiB = 153,6 KB
5. 300 MiB = 314,57 MB
6. 2 GB = 1,86 GiB
7. 5 MB = 4,77 MiB
8. Past een bestand van 95 GiB op een HD van 100 GB? Nee, 95 GiB = 102 GB
9. 0x100000 = 1*165 = (24)5 = 1 Mi
10. 0x4000 0000 = 4*167 = 22 + (24)7 = 22 + 228 = 230 = 1 Gi
2. Harvard architectuur:
Een computer heeft een processor die bestaat uit verschillende delen: de ALU
(Arithmetic Logic Unit) hierin gebeuren de bewerkingen, registers dit zijn
tijdelijke opslagplaatjes en bevat Control Logic dit is de logica die zal gaan
decoderen. Elke processor heeft zijn eigen machinetaal.
Bij een Harvard architectuur heb je een geheugen waar je programma inzit, het
programma dat deze architectuur zal draaien. Je hebt een ander geheugen voor
je data. Hier zitten de variabelen in die dat programma gebruikt.
,3. Von Neumann architectuur:
Harvard architectuur zijn microcontrollers (arduino). Een Von Neumann is een
echte computer, dus onze laptop heeft een Von Neumann architectuur.
Wat is het verschil tussen een Harvard architectuur en een Von Neumann
architectuur? Bij een Von Neumann architectuur heb je 1 RAM geheugen en bij
een Harvard architectuur heb je 2 RAM geheugens.
In de 1 RAM van de Von Neumann zitten zowel de programma’s als de data.
Von Neumann architectuur kan meerdere programmas tegelijkertijd draaien. De
RAM is leeg wanneer de computer opstart. Je moet dus programmas opstarten,
die ergens anders staan op een harde schijf of memory kaartje. OS zal ervoor
zorgen dat het programma vanop de harde schijf of het memory kaartje in het
RAM geheugen komt en dit dan zal gaan draaien. Dit moet allemaal beheert
worden en hiervoor zal het OS zorgen. Dus bij een Von Neumann architectuur
heb je een OS nodig.
Bij een Von Neumann architectuur spreekt men van een insturcitecyclus. De
processor voert binaire programmas uit (machinetaal). Deze machinetaal
instructies zitten in het programma, in het geheugen. Deze moeten dus eerst
naar de processor gefetcht worden uit het geheugen. Dan wordt dit gedecodeerd
en dan moet die instructie worden uitgevoerd (execute). Een voorbeeld van een
instructie: tel 1 bij een bepaalde variable.
Voor zo 1 instructiecyclus kan er verschillende keren naar het RAM geheugen
gegaan worden. Je moet de instructie gaan halen uit de RAM. Maar wanneer je
dit uitvoert moet je eentje gaan bijtellen bij de data. Deze instructiecyclus gaat
dus eigenlijk 3 klokcyclussen nemen (in theorie).
,4. RAM geheugen:
Je kan een RAM geheugen bekijken als een array. Het adres van het RAM
geheugen is eigenlijk de index van de array.
Tussen de processor en de RAM zit een bus. Van de processor naar het RAM
geheugen is de adresbus. De data kan in 2 richtingen gaan, databus.
In het geheugen bij een Von Neumann architectuur zitten er dus programmas,
code, machinetaal maar zit er ook data. De programmas en die data zitten door
elkaar in het RAM geheugen. Het OS is degene dat dit beheert en zal zien dat dit
niet door elkaar gemengd word. Het OS beheert dus wat waar in het geheugen
zit.
Variabelen zitten dus in een RAM geheugen (data). Wanneer een processor
bijvoorbeeld een optelling doet dan werkt die met registers. Als hij dus zijn
optelling doet dan gebeurd die op registers en moeten eerst de variabelen
geladen worden in het register, dan worden de registers opgeteld en dan moet
die terug naar het RAM door een “store” instructie. Registers zijn dus tijdelijke
opslagplaatsjes.
, 5. Registers:
Onze intell processor heeft registers voor data. Bij een intell processor worden
deze niet met cijfers maar met letters aangeduid (A,B,C,D). De intell processor
heeft andere registers voor adressen.
Op de foto rechtsonder zie je de 8086. Dit is de voorloper van onze huidige i5 of
i7 processor.
Ook heb je enkele speciale registers: de program counter en de instruction
pointer maar ook de vlaggen.
6. Voorbeeld Intel 8086:
De Intel 8086 is een 16 bit processor. Dit wil zeggen dat de registers 16 bit
breed zijn, 16 bit groot. Dus het grootste getal in register van de 8086 is 216
ofwel 64 Ki.
De 8086 is 16 bit groot maar de adresbus is 20 bit groot. Het is de grootte van
de adresbus die het maximale geheugen van de computer bepaald. Dus als het
adres 20 bit is dan kan je RAM geheugen maximaal 220 ofwel 1 Mi groot zijn.
De Intel Pentium, een 32 bit processor heeft een 32 bit adresbus. De grootte van
de registers is hier dus gelijk aan de grootte van de adresbus. 232 = 4 GiB
De i7 processor, een 64 bit processor heeft een adresbus tussen de 40 tot 52 bit.
De adresbus is hier dus kleiner dan de grootte van de registers.
Als je een adresbus hebt van 20 bit maar adressen zitten in registers hoe kan je
daar dan een adres opzetten van 20 bit als je register maar 16 bit is?
De oplossing die Intel daarvoor bedacht had was dat je gebruik maakte van 2
registers. Dit is dus een combinatie van een index- en een segmentregister.
→ adres = CS (code segment) * 16 + IP (ander register, bv. instruction pointer)
→ maximale grootte: 216 * 16 + 216
1. Grootheden:
Binair: Decimaal:
1. 68 608 = 67 Ki
2. 46 080 = 45 Ki
3. 5 242 880 = 5 Mi
4. 150 KiB = 153,6 KB
5. 300 MiB = 314,57 MB
6. 2 GB = 1,86 GiB
7. 5 MB = 4,77 MiB
8. Past een bestand van 95 GiB op een HD van 100 GB? Nee, 95 GiB = 102 GB
9. 0x100000 = 1*165 = (24)5 = 1 Mi
10. 0x4000 0000 = 4*167 = 22 + (24)7 = 22 + 228 = 230 = 1 Gi
2. Harvard architectuur:
Een computer heeft een processor die bestaat uit verschillende delen: de ALU
(Arithmetic Logic Unit) hierin gebeuren de bewerkingen, registers dit zijn
tijdelijke opslagplaatjes en bevat Control Logic dit is de logica die zal gaan
decoderen. Elke processor heeft zijn eigen machinetaal.
Bij een Harvard architectuur heb je een geheugen waar je programma inzit, het
programma dat deze architectuur zal draaien. Je hebt een ander geheugen voor
je data. Hier zitten de variabelen in die dat programma gebruikt.
,3. Von Neumann architectuur:
Harvard architectuur zijn microcontrollers (arduino). Een Von Neumann is een
echte computer, dus onze laptop heeft een Von Neumann architectuur.
Wat is het verschil tussen een Harvard architectuur en een Von Neumann
architectuur? Bij een Von Neumann architectuur heb je 1 RAM geheugen en bij
een Harvard architectuur heb je 2 RAM geheugens.
In de 1 RAM van de Von Neumann zitten zowel de programma’s als de data.
Von Neumann architectuur kan meerdere programmas tegelijkertijd draaien. De
RAM is leeg wanneer de computer opstart. Je moet dus programmas opstarten,
die ergens anders staan op een harde schijf of memory kaartje. OS zal ervoor
zorgen dat het programma vanop de harde schijf of het memory kaartje in het
RAM geheugen komt en dit dan zal gaan draaien. Dit moet allemaal beheert
worden en hiervoor zal het OS zorgen. Dus bij een Von Neumann architectuur
heb je een OS nodig.
Bij een Von Neumann architectuur spreekt men van een insturcitecyclus. De
processor voert binaire programmas uit (machinetaal). Deze machinetaal
instructies zitten in het programma, in het geheugen. Deze moeten dus eerst
naar de processor gefetcht worden uit het geheugen. Dan wordt dit gedecodeerd
en dan moet die instructie worden uitgevoerd (execute). Een voorbeeld van een
instructie: tel 1 bij een bepaalde variable.
Voor zo 1 instructiecyclus kan er verschillende keren naar het RAM geheugen
gegaan worden. Je moet de instructie gaan halen uit de RAM. Maar wanneer je
dit uitvoert moet je eentje gaan bijtellen bij de data. Deze instructiecyclus gaat
dus eigenlijk 3 klokcyclussen nemen (in theorie).
,4. RAM geheugen:
Je kan een RAM geheugen bekijken als een array. Het adres van het RAM
geheugen is eigenlijk de index van de array.
Tussen de processor en de RAM zit een bus. Van de processor naar het RAM
geheugen is de adresbus. De data kan in 2 richtingen gaan, databus.
In het geheugen bij een Von Neumann architectuur zitten er dus programmas,
code, machinetaal maar zit er ook data. De programmas en die data zitten door
elkaar in het RAM geheugen. Het OS is degene dat dit beheert en zal zien dat dit
niet door elkaar gemengd word. Het OS beheert dus wat waar in het geheugen
zit.
Variabelen zitten dus in een RAM geheugen (data). Wanneer een processor
bijvoorbeeld een optelling doet dan werkt die met registers. Als hij dus zijn
optelling doet dan gebeurd die op registers en moeten eerst de variabelen
geladen worden in het register, dan worden de registers opgeteld en dan moet
die terug naar het RAM door een “store” instructie. Registers zijn dus tijdelijke
opslagplaatsjes.
, 5. Registers:
Onze intell processor heeft registers voor data. Bij een intell processor worden
deze niet met cijfers maar met letters aangeduid (A,B,C,D). De intell processor
heeft andere registers voor adressen.
Op de foto rechtsonder zie je de 8086. Dit is de voorloper van onze huidige i5 of
i7 processor.
Ook heb je enkele speciale registers: de program counter en de instruction
pointer maar ook de vlaggen.
6. Voorbeeld Intel 8086:
De Intel 8086 is een 16 bit processor. Dit wil zeggen dat de registers 16 bit
breed zijn, 16 bit groot. Dus het grootste getal in register van de 8086 is 216
ofwel 64 Ki.
De 8086 is 16 bit groot maar de adresbus is 20 bit groot. Het is de grootte van
de adresbus die het maximale geheugen van de computer bepaald. Dus als het
adres 20 bit is dan kan je RAM geheugen maximaal 220 ofwel 1 Mi groot zijn.
De Intel Pentium, een 32 bit processor heeft een 32 bit adresbus. De grootte van
de registers is hier dus gelijk aan de grootte van de adresbus. 232 = 4 GiB
De i7 processor, een 64 bit processor heeft een adresbus tussen de 40 tot 52 bit.
De adresbus is hier dus kleiner dan de grootte van de registers.
Als je een adresbus hebt van 20 bit maar adressen zitten in registers hoe kan je
daar dan een adres opzetten van 20 bit als je register maar 16 bit is?
De oplossing die Intel daarvoor bedacht had was dat je gebruik maakte van 2
registers. Dit is dus een combinatie van een index- en een segmentregister.
→ adres = CS (code segment) * 16 + IP (ander register, bv. instruction pointer)
→ maximale grootte: 216 * 16 + 216
