Deze cursus is samengesteld als leidraad voor de leerlingen van 5 informatica.

Voorwoord: Deze cursus is samengesteld als leidraad voor de leerlingen van 5 informatica. We hebben geprobeerd om zoveel mogelijk de bestaande onderdelen in een computer te bespreken. Met computer bedoelen we niet de figuur op de eerste bladzijde maar het toestel dat we gemeenzaam herkennen als PC. De bedoeling van bovenstaande figuur is u inzicht te verschaffen in hert feit dat alles te herleiden is naar een computer, ondanks dat het niet de juiste vormen heeft. We houden er toch aan te vermelden dat dit werk, zoals de wereld van de computer, nooit volledig kan zijn. Immers er worden dagelijks nieuwe methoden ontwikkeld die de informatica van gisteren verwijst naar de geschiedenis boekjes en de informatica van morgen al de beste methode aanduid, dit tot er een nieuw gegeven ontdekt wordt. Verwacht dus niet dat dit wat we aanbrengen up to date is. Daarom is het belangrijk dat je buiten dit werk ook de gevraagde verslagen maakt waar je de nieuwste mogelijkheden kunt in vermelden. Kortom dit werk is maar een hulp om de nieuwe technieken te ontdekken. Daar het niet onze bedoeling is van het warm water opnieuw uit te vinden zijn vele van de artikels een samenraapsel van wat we gevonden hebben op het net. Wij houden eraan de personen die onze deze mogelijkheid geven te danken en zullen daardoor ook niet nalaten hun website te vermelden bij de artikels. Tevens willen wij er op drukken dat bij het maken van de verslagen de leerlingen ook aanduiden waar ze hun informatie gevonden hebben. Hetzij van het net of in boekvorm. Dit is een vorm van beleefdheid en respect voor het werk van de personen die deze informatie ter beschikking stellen. Tevens is het volgens de wet op de bescherming van intellectueel werk verplicht. 2

Hoofdstuk I Historiek 1. Historiek van een Computer. Hoe komen we aan de naam computers. Dit is afgeleid van het engels werkwoord to compute of het maken van berekeningen. Hoe eigenaardig het ook lijkt maar de eerste computers waren mensen van vlees en bloed die al opdracht hadden het berekenen van bewerkingen. Zij die dat deden waren dus computers. Het is verstaanbaar als men dagelijks enkel berekeningen maakt de efficiëntie kon niet steeds de zelfde zijn. foto is een voorbeeld hoe een kamer met berekenaars (computers) in vroegere tijden er uit zag. U weet uit ondervinding dat u niet altijd dezelfde snelheid hebt in het maken van berekeningen. Dit gegeven maakte dat men probeerde een toestel te maken dat niet onderhevig was aan uitwendige factoren zoals vermoeidheid van geest en/of lichaam die de efficiëntie kon benadelen. Daarom ging men nog verder in de geschiedenis en kwam men bij de chinezen, die reeds van heel voeger dit probleem ondervonden hadden en zo een telraam hadden voorzien. Ongeveer in de 13 eeuw (1200 na Christus) was een telraam bekend in de Aziatische landen. De abacus of telraam komt in feite oorspronkelijk niet van de Chinezen maar het idee is in eerste instantie terug gevonden bij de Babyloniers ongeveer 3000 voor Christus. Nadien is dit verbeterd door de Romeinen. Het enige nut dat een telraam heeft is de ondersteuning van het geheugen van de mens die het gebruikt Zoals je kan zien kon men enkel met dit toestel optellen. Einde 1500 begin 1600 van onze tijdsindeling heeft een Schots John Napier 1 een methode uitdacht om te werken met logaritmen, die de mogelijkheid gaf door optelling te vermenigvuldigen. Mirifici logarithmorum canonis descriptio was de eerste beschrijving van logaritmen door Napier. Het zou me te verleiden om hier uit te leggen hoe de bewerkingen met logaritmen verlopen en welke impact ze hadden op onze huidige wiskunde. Wat er echter voor ons wel belangrijk was dat door gebruik van deze methoden de mogelijkheid werd geboden een snellere en preciezer reken gedrag te ontwikkelen. Tevens door de uitvinding van de logaritmen werd de kans geboden om een rekenliniaal te gebruiken. Laat ons echter even terug gaan in de tijd en wel naar een uitmuntende vorser namelijk Leonardo Da Vinci 2. Deze persoon had in de jaren van zijn leven tekeningen gemaakt van een machientje met gekoppelde schuiven die een rekenfunctie kon uitoefenen. Weliswaar was dit eer in 1623 door een Duitse vorser Wilhelm Schickard reeds op ge maakt maar door ziekte is dit nooit in de openbaarheid gekomen. 1 Napier 1560 +1617 2 Leonardo Da Vinci 1452 +1519 3

De eerste rekenmachine kreeg voor het eerst gestalte door Blaise Pascal 3. Deze rekenmachine was voor die jaren een werkelijke uitvinding. Het zal zeker niemand verbazen dat Blaise Pascal dit samen gesteld heeft in samen werking met zijn vader die inspecteur van de belastingen was. Er is nergens geschreven wat de drijvende veer was maar. De Pascaline, welke de naam was die eraan gegeven is had een voor die tijd ingenieuze werking. Men telde op doormiddel van het draaien van wieltjes. Bij 1 omwenteling van het eerste wieltje werd automatisch het tweede wieltje meegenomen enz. Door de wieltjes te verdelen in evenredig 10 delen (0..9) heeft men een aanduiding van een rekenmachine. Natuurlijk was dat een rudimentaire versie van een rekenmachine. Een paar jaar nadien werd door Gottfried W Leibnitz 4 de viertraps methode uitgewerkt. Deze gaf de mogelijkheid om naast de optelfunctie ook de 3 andere, nl. aftrekken, vermenigvuldigen en delen te gebruiken. M%en noemde dit een getrapte rekenaar. Men gebruikte in de plaats van rolletjes gebruikte hij cilinders met groeven welke trap vormig waren opgesteld. Ondanks dat deze ook gemaakt werden volgens het tiendelig stelsel heeft Leibnitz er op aangedrongen om een tweedelig stelsel te gebruiken. Immers die was gemakkelijker voor zijn methode. Ondanks dat dit geen ingang vond is er wel aangenomen dat Leibnitz de oorsprong legde van het tweedelig stelsel en zo de computer technieken. Dan maken we een sprong naar de 19 de eeuw. In het jaar 1801 vond een Franse textielarbeider een systeem uit om een trui te breien met een vastmotief. Dit motief zou regelmatig herhaald moeten worden. Door de uitvinding van de ponskaart had Joseph Marie Jaquard 5 de methode gevonden om steeds de zelfde motieven te laten breien door een machine. Dat deze methode nog steeds een gebruik weet men van 3 Blaise Pascal 1623 +1662 4 Gottfried W. Leibnitz 1646 +1716 5 Jaquard Joseph M 1752 +1834 4

de verkiezingen in Florida die in het honderd liepen door een slechte ponskaart.. In 1890 werd er door het volkstelling bureau in de verenigde staten een prijs uitgeloofd voor deze persoon die de volkstelling van 7 jaar korter maken. Herman Hollerith 6 won deze prijs en wel door de ponsmachine van Jaquard te verbeteren. Zijn verbetering en later uitvinding bestond uit de Hollerith lessenaar. Deze maakte het mogelijk om de ponskaarten te lezen. Een toestel maakte het mogelijk de kaarten te lezen en zo doende via een tandwielen systeem (Pascaline) de gaatje kon tellen en afbeelden op een scherm met wijzers dat voor de teller stond. Deze methode werd verder nog verbeterd en kwam zo dat we een read/write methode ontwikkelden voor de ponskaarten. De volkstelling werd door deze methode terug gebrachte op 3 jaar in plaats van 7 jaar. Dat liet een winst op tekenen van 5 miljoen dollar. Hollerith richtte een firma op die zijn systeem kon commercialiseren. The Tabulating Machines Company. Door een paar overnames werd die firma later International Business Machines, beter gekend als IBM. IBM ontwikkelde naderhand meer gecommercialiseerde reken machines uit. Men mag dat natuurlijk niet vergelijken met deze die we in onze zak steken. De wereldoorlog 2 was uitgebroken en de VS werd er in betrokken. Het ministerie van defensie had, en dit om de trefzekerheid van hun granaten te berekenen, accurate rekenwonders nodig In eerste instantie trokken ze vrouwelijke wiskundigen aan, de mannelijke zaten aan het front. Maar na een tijd werd het aantal mogelijkheden te klein en probeerden ze andere methoden. Het ministerie werd bereid gevonden te investeren in het bouwen van een mechanisch toestel die deze berekeningen mogelijk maakte. Immers de misschoten kosten veel geld. De Harvard University samen met IBM slaagden erin om in 1944 de eerste elektronische computer te maken. De HARVARD MARK1. Mark I was samengesteld met schakelaars, relais, draaiende schijven en koppelingen. De machine woog 5 ton, bevatte 800 km draad, was 2.5 meter hoog, 15.5 meter lang, had een 15 meter lange as, aangedreven door een 5 pk elektromotor. De Mark I draaide 15 jaar non-stop. Een van de eerste programmeurs voor de Mark I was een vrouw, Grace Hopper. Hopper vond de eerste 'bug': een dode mot, dat een uitleesgaatje blokkeerde. Het woord bug als omschrijving voor een defect bestond al sinds 1889, maar Hopper verzon het woord debugging voor het elimineren van fouten in een programma. Zij kwam als een van de weinige vrouwen aan de top van de Naval Academy. Na haar werk met de Mark I begon zij aan de ontwikkeling van de eerste high level computertaal, Flowmatic, in 1953. Deze taal leidde later tot COBOL. Enkel eigenschappen: De Mark I werkte met getallen van 23 digits. Hij kon twee van die getallen optellen of aftrekken in drie-tiende seconde, vermenigvuldigen in vier seconde en delen in tien seconde Natuurlijk als we dat nu zien is dat een trage computer maar voor die tijd was dat een redelijk rap toestel, vergelijk maar even de tijd dat de mensen gebruiken om de berekeningen te maken, nog niet te vergeten de fouten die erin kunnen sluipen. Een andere kandidaat als grootvader van de moderne computer was Colossus, gebouwd tijdens WO II in Engeland, met het doel de Duitse code-berichten te ontcijferen. In de oorlog had Engeland de leidende rol in het ontwerpen en ontwikkelen van elektronische machines om codes te kraken, en in staat de code van de Duitse radio-uitzendingen te ontcijferen. Er werd echter aan de andere kant van de oorlogslijn ook niet stil gezeten. Zuse had een aantal computers gebouwd in Nazi-Duitsland. De eerste, Z1, werd gebouwd tussen 1936 en 1938 in 6 Herman Hollerith 1860 +1929 5

de zitkamer van zijn ouderlijk huis. Zuse's derde machine, de Z3, gebouwd in 1941, was waarschijnlijk de eerste operationele, voor algemeen gebruik, programmeerbaar, d.w.z. door software gestuurde digitale computer. Zonder kennis van enige rekenmachine uitvinders, sinds Leibniz (1600), vond Zuse nogmaals Babbage's programma systeem uit en besloot om met tweetallig systeem te werken i.p.v. Babbage, die met decimalen werkte. Door verder oorlogsperikelen werd deze machine niet bekend. De Z3 werd door een bombardement van de geallieerden zelfs vernietigd. De titel van voorvader van alle hedendaagse computers wordt gewoonlijk toegekend aan de ENIAC, wat staat voor 'Electronic Numeral Integrator and Calculator'. ENIAC werd gebouwd in de Universiteit van Pennsylvania, tussen 1943 en 1945 door twee professors, John Mauchly en J.Presper Eckert. Zij kregen fondsen van het Ministerie van Oorlog, op voorwaarde dat zij een machine zouden maken die alle 'computers' zou vervangen, waarmee bedoeld werd de vrouwen, die de vuurtabellen berekenden voor de kanonnen van de artillerie. Op de dag dat Mauchly en Eckert het eerste kleine gedeelte van ENIAC klaar hadden, toonden ze het aan de personen die deze machine moesten bedienen, waarbij een van de dames later opmerkte: Ik was verbaasd dat er zo'n groot apparaat nodig is om 5 met 1000 te vermenigvuldigen. Gebouwd met 500.000 dollars van het Amerikaanse leger, was ENIAC's eerste opdracht uit te rekenen of het mogelijk was, een waterstofbom te maken (de atoombom was tijdens de oorlog klaar en dus ouder dan de ENIAC). Het allereerste op te lossen probleem kostte slechts 20 seconden, en werd vergeleken met een mechanische computer die er 40 uur voor nodig had. Na een half miljoen ponskaarten in zes weken te hebben opgekauwd deed de ENIAC de mensheid geen plezier, toen hij mede deelde, dat het mogelijk was de waterstofbom te maken. Dit eerste ENIAC programma is nog steeds staatsgeheim. Tegen het eind van de 50-er jaren werden de computers niet meer gebouwd door universiteiten of overheid onderzoekslaboratoria. Eckert en Mauchly verlieten de universiteit van Pennsylvania wegens een verschil van mening over wie de eigenaar was van de patenten van hun uitvindingen. Zij besloten een eigen bedrijf op te zetten. Hun eerste product was de beroemde UNIVAC, de eerste commerciële (d.w.z. massaal geproduceerd) computer. In de 50-er jaren was UNIVAC (Universal Automatic Computer) het gewone woord voor computer, zoals 'Kleenex' voor 'tissue'. De eerste UNIVAC werd, zeer toepasselijk, aan het bureau voor volkstelling verkocht. UNIVAC was de eerste computer die gebruik maakte van magneetbanden. Naderhand makte men nog spectaculaire vorderingen, maar dit zal in de rest van de lessen wel duidelijk worden duidelijk worden. Tot zover een kleine geschiedenis van de computer. 6

Hoofdstuk 2. Getallen & stelsels 2.1 Getallen stelsel en berekeningen Na de geschiedenis is het evident dat we even willen weten hoe dit systeem werkt. Als toekomstige informatici dient een computer niet alleen om spelletjes te spelen of als vergevorderde wordprocessor, maar als werk instrument met vele mogelijkheden. We zullen van nu af dit toestel met meer interesse gaan bekijken en trachten van eventuele fouten erin op te sporen en op te lossen. Daarom zullen we vanaf dit hoofdstuk de verschillende onderdelen van een computer terdege gaan bestuderen. Na deze cursus zal men zowel de inwendige onderdelen (processor, moederbord,...)alsook de uitwendige onderdelen (harde schijf, cdrom) tot zelfs printers en andere beter verstaan. Als eerste punt gaan we even nader ingaan op de werking van de processor en wel de bitwerking van een processor. 2.2 Stelsels Men weet dat informatica en wiskunde meestal hand in hand gaan. Daarom gaan we hier een kleine wiskundige beslommering inlassen. Namelijk het ontstaan of beter bestaan van stelsels. Wij kennen een stelsel goed namelijk het decimaal stelsel. Dit is een stelsel met het grondtal 10. Het wil zeggen ieder getal kan hervormd worden tot een samenstelling van een even machtsverheffing van het grondtal, of een som van deze. Het decimaal stelsel is samengesteld uit alle natuurlijke getallen tussen 0 en het grondtal. i.e. 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. Het volgende getal is de eerste macht verheffing van 10, 10 1 = 10. Om het bekomen van de andere getallen werken we met de optelling: 11 = 10 1 + 1, enz Dit tot we aan 99. als we 99 verhogen met 1 dan bekomen we 100 of 10 2. In principe kunnen we van ieder getal een stelsel maken met dat getal als grondtal. Wilt u bij voorbeeld een nieuw stelsel met grondtal 6 op de markt brengen kan dat met die verstande dat u bepaalde regels moet in acht houden. Deze regels bepalen dat je ieder getal kunt berekenen door een machtsverheffing van het grondtal al dan niet verhoogt met een getal gelegen tussen 0 en het grondtal. Daardoor komt het dat men ieder soort stelsel kan uitwerken. In de Informatica gebruik men in hoofdzaak 3 soorten stelsels namelijk 3 stelsels. Binair, grondtal 2; Octaal, grondtal 8 en Hexadecimaal, grondtal 16. 2.2.1 Binair stelsel In natuurwetenschappen hebben we in vorige jaren het fenomeen elektriciteit gezien en de werking ervan. We hebben ook kunnen de werking van een schakelaar bekeken en bemerkt dat hij normaal twee posities kan aannemen. Namelijk of hij geleid of hij is gesperd. Dit kunnen we ook zien als een doorgeven van de stroom, die we aanduiden met een 1, of het blokkeren van de stroom die we aanduiden met een 0. Dus hebben we een stelsel met twee grootheden namelijk 1 en 0. Dit is ook beter gekend als het Binair of tweedelig stelsel. Dit stelsel heeft als grondtal 2 (0 en 1). We duiden ons binair getal als een samenstelling van 1 en 0. Vb: 1001 b heeft bijvoorbeeld het de waarde van 9 d. Merk op dat we door een subscript bij te voegen het stelsel aanduiden. 7

Zolang we werken met Binair en Decimaal stelsel kan men de stelsels nog makkelijk van elkaar onderscheiden. Met verdere stelsel moet men echter rekening houden met mogelijke verwarringen. We zullen dat verder wel zien. Met dit Binair stelsel kunnen we wel gemakkelijk de omrekeningen uitleggen. Merk op dat deze uitleg analoog werkt voor alle bestaande stelsels. - omrekening van Binair naar Decimaal vb. 1001 b = 9 d. Dit kunnen we afleiden uit de definitie dat we voordien gezien hebben: 1001 = 1*2 0 +0*2 1 +0*2 2 +1*2 = 1 + 0 + 0 + 8 = 9. Hoe werkt dat nu: We beginnen van het getal met het laagste gewicht (uiterst rechts) en we vermenigvuldigen dat met het grondtal tot de macht 0, we tellen daarbij het getal met het tweede gewicht (oplopend naar links) en vermenigvuldigen dat met het grondtal tot de macht 1 enz. De machten verhogen per getal met 1. Dit tot dat we geen factoren meer over hebben. De uiteindelijke som geeft het getal terug in zijn decimale waarde, welke meer verstaanbaar is. Vb 1100 = 12 bewijs dat eens. Hier ziet u het belang van het kennen van de10 eerste machten van 2. 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128, 256, 512, 1024. Tevens zijn dit de waarden die frequent voorkomen in de informatica en tracht deze te onthouden. - omrekening van Decimaal naar Binair Terug bestaat er en methode die terug komt voor alle stelsels. Deze methode is gekend onder de naam van deling door het grondtal. We gaan dat even uitleggen door het maken van een voorbeeld. Het getal 13 d willen we Binair voorstellen: 13 / 2 = 6 rest 1 6/2 = 3 rest 0 3/2 = 1 rest 1 1/2 = 0 rest 1 We noteren nu dit de getallen die de rest vertegenwoordigen op van onder naar boven of van de laatste naar de eerste en we bekomen het Binair getal = 1101 of 1*2 0 +1*2 1 +0*2 2 +1*2 3 of 1 + 2 + 0 + 8 = 13. 2.2.2 Octaal stelsel Een tweede minder gebruik stelsel is het Octaal stelsel. We weten van voordien dat dit stelsel het grondtal 8 heeft. Dit stelsel wordt meestal gebruikt in het wereldje van Unix en Linux en in de communicatie (netwerken). De omrekeningsmethoden zijn analoog als deze van het Binair stelsel. - Omzetting van Octaal naar Decimaal Terug werken we analoog met dat wat we gezien hebben in vorige uiteenzetting. Vb 123 o = 3 * 8 0 +2 * 8 1 +1*8 2 = 3*1 + 2*8 + 1*64 = 3+16+64 = 83 Het valt op dat dit niet zo een gemakkelijke reken methode is. Deze gaan we dan ook niet frequent gebruiken. 8

- Omzetting Binair naar Octaal Dit is een gemakkelijker methode. We weten uit vorige uiteenzetting dat 2 3 = 8. Dus als we het binair getal dat we hebben i.e. 123 in ons geval splitsen in binaire cijfers gegroepeerd per 3 hebben we: 001 010 101 zouden we dat omrekenen dan bekomen we 1*2 0 +0*2 1 +1*2 2 +0*2 3 +1*2 4 +0*2 5 +1*2 6 +0*2 6 +0*2 7 = 1*1+0*2+1*4+0*8+1*16+0*32+1*64+0*128+0*256 = 1+4+16+64 = 83 - Omzetting van Decimaal naar Octaal Terug kunnen we het systeem van voordien over nemen maar dan met grondtal 8. Vb 83 o =? d : 83/8 = 10 rest 3 10/8 = 1 rest 2 1/8 = 0 rest 1 We noteren de rest terug van boven naar onder en verkrijgen zo 123 o. - Omzetting Octaal naar Binair Een omzetting die veel voorkomt is van Octaal naar Binair. 123 o =? b In dit geval weten we dat we een verdeling van 3 bits per getal. Immers een Octaal getal kan lopen tussen 0 en 8 of binair van 0 tot 111. Daardoor gaan we ons Octaal geval splitsen in de verschillende cijfers. In ons geval 1, 2, 3. Dit zullen we dan per getal omzetten in binair. Dat geeft voor 1 :001, voor 2: 010, voor 3: 011. het binair getal is dus 001010011. In verder informatica studies of boeken van communicatie zal je veel deze berekening ontmoeten. Dus ondanks dat je ogenschijnlijk het nut er iet van ziet kan deze berekening wel van pas komen. 2.2.3 Hexadecimaal stelsel. In tegen stelling tot vorige berekeningen zal het hexadecimaal gedeelte wel veelvuldig voorkomen. Ik denk maar aan de voorstelling van karakters in Ascii tabellen. A = 65 h. Het kan zelfs gebeuren dat je deze getallen nodig zult hebben in het programmeren. Het hexadecimaal stelsel is zoals het woord het zegt een 16-delig stelsel. Al de voorgaande methoden omzettingen blijven dan ook geldig ook voor deze getallen. Een feit dat je moet in het oog houden is dat het hexadecimaal stelsel (0 tot 15) gemaakt is uit de 10 Arabische cijfers (0 tot 9) en daar aansluitend (A tot F). Dus 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F Weten we dat een hexadecimaal getal een 4 bits codering heeft voor een getal. Immers ieder getal ligt tussen 0 en 15 of 0000 en 1111. Daarom zal men een Hexadecimaal getal meestal omvormen naar zijn binaire gedaante voor het omrekenen naar een ander stelsel. We denken dat we dat even geen uitleggen doormiddel van een voorbeeld. 9A geeft decimaal: 9 = 1001 en A = 1010 dus Binair is dat 10011010. Dit kunnen we dan omrekenen naar de verschillende stelsels - Hexadecimaal naar Octaal 9

9A h geeft Binair 9 h = 1001 b en A h = 1010 b dus Binair is dat 10011010 b. Octaal is dat dan 10 011 010 of 232 o - Hexadecimaal naar Decimaal Nu hebben we twee methoden. De originele methode deling door het grondtal gaat hier natuurlijk op maar is zeer omslachtig. Immers men moet rekening houden met de aanvullende getallen. Daarom is het beter en makkelijker van het te omvormen naar binair, en zo verder te rekenen. Vergeet niet altijd van achter naar voor beginnen.. Voorbeeld 6A4 = 0110 1010 0100 La ten we eerst de groepen van 4 bepalen. Bewerken we dat volgens de normale methode dan bekomt men van achter naar voor: 1*2 2 +1*2 5 ++1*2 7 +1*2 9 +1*2 10 = 4+32+128+512+1024 = 1700. Dit is werkelijk eenvoudiger dan men zou schrijven 4* 16 0 + 10*16 1 +6*16 2. Gezien we machten van 2 toch kennen gaat dat vlotter dan de machten van 16 en de uitkomst is hetzelfde. Voor ons voorbeeld is dat dan 4 + 160 + 1536 = 1700 wat uiteraard hetzelfde geeft. - Decimaal naar hexadecimaal. Dit kan men doen op de vorige methode, nl deling door het grondtal en de rest opschrijven. Gemakkelijker is het getal omzetten in binair en groeperen van 4 karakters en dan omzetten naar hexadecimaal. 325 d =? h 101000101 b => 145 h Als we het binair getal hebben verdelen we in een code van 4 en hebben we 0001,0100,0101. We rekenen van achteraan te beginnen in BCD-code (4 karakters per deel) en zo bekomen we het hexadecimaal getal. Te onthouden: beginnen achteraan en verdelen in 4 karakters per groep. Als we als eerste karakter een karakter hebben die kleiner is dan 4 (dit is hier het geval) dan passen we leading zero toe tot we aan 4 karakters zijn. Al de andere omrekeningsvormen zijn af te leiden van bovenstaande. Vroeger leerden we nog rekenen met de verschillende stelsels, maar dat is in uw geval niet nodig, daarom gaan we er ook geen aandacht aan besteden. Zou yu dat toch ergens nodig hebben zijner boekwerken genoeg over dit gegeven zo dat u dat rap kunt oprakelen. Oefeningen: -zet om : 755 d =? b 10101010 b =? o 625 o =? d FFFF h =? o A1B1D h =? d 10

De verschillende bewerkingen welke we kennen in het 10-delig stelsel kan men natuurlijk ook herhalen in de andere stelsels. Natuurlijk vraagt men zich terecht af welk belang dit heeft. Dit is van belang als we beginnen spreken over de binaire werking van de verschillende processors voor het binaire gedeelte en het programmeren ervan, en als men gaat programmeren in Hexadecimale code of beter gekend als Assembler, of ook het bewerken van bepaalde programma s zoals het bewerken van virussen. Alsook bij het programmeren van verbindingen, servers ed.. Kortom het native programming. Wij zijn er ons wel van bewust dat deze niet in ons pakket liggen, dus wij gaan ook niet dieper in op deze zaken. Niet te min kunnen we u wel een paar voorbeelden geven en ook u een paar oefeningen laten oplossen. In deze methode, zoals in alle volgende gaan we uit van dat wat we al kennen. Namelijk dat bij het optellen van een getal men na het bekomen van het grondtal men een rang opschuift tot een hogere rang. Bijvoorbeeld 6 + 7 = 10 (6+4) en 3 (7-4). Wat geeft dat we 13 bekomen. Dit is iets dat we automatisch doen. Hetzelfde geld ook voor de andere stelsels. Binair Hier is het grondtal 2. zoals we voordien gezien hebben bestaat ons stelsel uit 0 en 1. daaruit kan men afleiden dat 0 + o = 0; 0 + 1 = 1; 1 + 0 = 1; 1+1 = 10. Zelfde als met het decimaal stelsel kunnen we nu ook berekeningen uitvoeren: 101010 1101 110111 Aftrekken zullen we doen gebruikmakend van het complement van het getal. Vb A-B = A + (-B). Dus we stellen het tweede getal negatief voor en tellen op. Deze methode maakt de zaak eenvoudiger enkel maar we moeten weten hoe we een binair getal negatief kan voorstellen. 1 ste methode: als de meest linkse bit in een binair getal 0 is, is dat getal positief. Daar en tegen als deze 1 is is dat getal negatief. In een tekenreeks van 4 (BCD code) zal 3 = 0011 en -3 = 1101. Bij deze methode hebben we een paar nadelen. - we hebben twee voorstellingen voor 0 (een negatieve en een positieve 0) - A-B is niet gelijk aan A+(-B). - 11

2 de methode gebruik van het N-1 complement. In dit geval stellen we N gelijk aan het grondtal. Voor ons is dat 2. Let wel dit kan ook gebruikt worden voor al onze andere stelsel die we gebruiken. In dit geval zullen we elk cijfer aftreken van het N-1de getal dus voor ons in binair wordt 1 0 en 0 1. Hier geld dan wel dat A-B = A+(-B). Vb binair 22-12 0001 0110 0000 1100 0001 0110 + (1111 0011) = 1 0000 1001 = 1001. Dus de werkwijze is als volgt: Het complement nemen van het af te trekken getal en dit bij tellen bij het oorspronkelijke 3 de methode het N complement Terug stellen we N gelijk aan et grondtal van het stelsel. De werkwijze wordt nu het aftrekken van elk cijfer van N-1 en het minst betekenisvolle van N. Terug naar ons voorbeeld van hierboven 0001 0110-0000 1100 0001 0110 + (1111 0010) 0000 1001 Let wel in tegenstelling tot de vorige wordt hier de laatste Carry bit genegeerd. Dit zijn aangename dingen om te weten en kunnen soms van nut zijn als men verder studeert in de richting van informatica. Ten gepaste tijde zal men daar dan op terug komen en zal u verder gewezen worden op de mogelijkheden. Hier en nu is dat niet nodig en gaan we er dus niet verder op in. Wat echter wel goed is te weten is het verschil tussen een bit en een Byte, een woord en een halfwoord Bit is te kleinste deel van een informatie trein. Deze bestaat uit 0 of 1 impuls. 8 bits = 1 Byte. We zeggen bijvoorbeeld dat een karakter bestaat uit 1 Byte. Bijvoorbeeld 65 H is het karakter A volgens de ASCII 7 -code. Dit bestaat in bits als volgt 0110 0101 8 bits 1Byte 1024 Bytes = 1 KiloByte = 2 10 1024 Kbyte = 1 MegaByte = 2 20 1024 MByte = 1 GigaByte = 2 30 1024 GByte = 1 TeraByte = 2 40 1024 TByte = 1 PetaByte = 2 50 1024 PByte = 1 ExaByte = 2 60 1024 EByte = 1 ZetaByte = 2 70 1024 ZByte = 1 YotaByte = 2 80 Woord is een opeen volgende serie van 32 bits die volledig adreseerbaar is. Het adres van de eerste Byte van een woord is deelbaar door 4. Ook wordt dit een fullword genoemd. Ook een 4Bytes grootte Half woord is een opeenvolgende serie van 16 bits die geadresseerd kan worden als en unit. Natuurlijk is dat dan 2 Bytes groot. 7 ASCII = American Standard Code for Information Interchange. 12

Hoofdstuk 3 Computer 3.1. Het moederbord We kunnen stellen dat een moederbord één van de belangrijke, zo niet het belangrijkste onderdeel van de computer is. Hoewel een computer veel onderdelen heeft die belangrijk zijn voor zijn werking is het moederbord het uiteindelijk verbindingsdeel van deze onderdelen. Dat zal wel duidelijk worden in de loop van deze cursus. Fysisch is een moederbord een grote printplaat waar sommige essentiële delen op bevestigd zijn. Deze delen zijn: - de microprocessor - chipset - het Ram geheugen - IDE of EIDE of SCSI controllers - Parallelle en seriële poorten - Toetsenbord en muis controllers Hierboven (fig. 1) een voorbeeld met benoeming van de verschillende onderdelen. In figuur 2 zullen we nog en moederbord bekijken waar de onderdelen genummerd zijn. Daaronder staat een beetje uitleg waarvoor de nummers staan. Figuur 1 13

Figuur 2 Processorsocket Hier komt de processor. Dit kan in dit geval een Intel Pentium 4 of een Celeron zijn. Dat zwarte rek eromheen houdt de koeling vast. Geheugensockets (4x) Hier kan het geheugen geplaatst worden. ATX Power connector Hier komt de stroomaansluiting van de behuizing. Floppy Connector Hier komt de flatcable die de floppy-drive aansluit. Je kunt 2 floppydrives aansluiten op deze ene aansluiting. IDE Connector Hier komen de flatcables waar je de harde schijf, CD-ROM(R/RW) en/of DVD- ROM(R/RW) op kunt aansluiten. De blauwe is de primaire en hier wordt meestal de harde schijf aangehangen. De zwarte is extra, zo kun je er maximaal 4 grote drives aanhangen. CMOS Batterij Levert stroom aan de CMOS-chip. Zonder stroom wordt de chip gewist als de PC uit 14

is, en moet je alle instellingen iedere keer opnieuw invoeren. Zo'n batterijtje gaat gemiddeld 3 jaar mee. AGP-poort Hier wordt de video-kaart aangesloten. Er zijn ook videokaarten voor de PCIaansluiting, maar dit is sneller. Dit specifieke moederbord heeft trouwens een onboard videokaart. PCI-poort (3x) Hier kunnen andere dingen aangesloten worden. Zoals een geluidskaart, videobewerkingskaart, modem, netwerkkaart of een andere uitbreidingskaart. Geluids-aansluiting (on-board speaker) Hier kun je je speaker, microfoon etc aansluiten. Netwerk-aansluiting (RJ-45, on-board NIC) Hier kun je je netwerkkabel aansluiten. USB-poorten (USB-2, 4x) Hier kun je externe uitbreidingen (printer, scanner, fototoestel, joystick etc..) op aansluiten. Dit is een USB-2 aansluiting. Die zijn wat sneller dan USB-1. Monitor-aansluiting (on-board Video) Hier sluit je je monitor aan Parralelle aansluiting Hier sluit je je parralelle printer of scanner op aan. Dit is een wat oudere communicatievorm voor printers/scanners, maar wordt nog veelvuldig gebruikt. Seriële aansluiting (COM1) Hier werden vroeger externe modems op aangesloten. Het gebeurd nu nog steeds. Muizen werden hier ook aangesloten. Hij wordt nu bijna niet meer gebruikt. PS2-aansluiting (2x, groen=muis, paars=toetsenbord) Hier sluit je je toetsenbord en muis aan. De groene is voor de muis, en de paarse voor het toetsenbord. BIOS-chip De BIOS-chip is een chipje die bestuurd de hardware-instellingen van het moederbord. Deze instellingen kun je wijzigen, en worden opgeslagen in de CMOSchip. Deze laatste chip vereist continue stroom, anders worden de instellingen gewist. Daar is de CMOS-batterij voor. Bij moderne moederborden wordt naast de ATA verbindingen ook gebruik gemaakt van SATA (seriële ATA). Voor verdere uitleg, bekijk aansluitende bijvoegsels. Laat ons nu deze onderdelen even bespreken en uitmaken voor wat ze dienen. 3.2. De processorsocket en de processor. De processor is in feite het werkend gedeelte van de computer. Erts en vooral moeten we even in de geschiedenis duiken om de werking van een processor te verduidelijken. De processor werkt volgens het Von Neumann 8 principe. Dit principe, gestoeld op de Turing 9 Machine. 8 Von Neumann John 1903 +1957 9 Alan Turing 1912 +1954 15

Deze geeft aan dat een centrale eenheid het belangrijkste onderdeel is van het computersysteem. Deze eenheid bestaat uit een central processing unit (CPU) en een intern geheugen. Deze CPU is opgebouwd uit een arithmetic logic unit(alu) voor al het rekenwerk, een control unit(cu) voor de besturing en registers. De machine krijgt de nodige gegevens via diverse invoerapparaten en geeft het resultaat na de verwerking door aan diverse uitvoerapparaten. Verder is er ook nog een verbinding voorzien met het extern geheugen. De bussen zorgen voor de communicatie binnen het computersysteem. We bespreken hieronder de 3 meest voorkomende bussen: De adresbus : transporteert de gegevens afkomstig van de processor naar het intern geheugen. Het gaat hier dus over transport in 1 richting De databus : deze zorgt voor de transport van gegevens tussen interface(in- en uitvoerapparaten), geheugen en processor. Het gaat in dit geval om transport in beide richtingen. Hoe breder de databus, hoe sneller het gegevenstransport. De control bus : het kloksignaal afkomstig van de klokfrequentie van de processor bepaalt het uitvoeren van een instructie. De timing van de processor wordt dus verzorgd door de systeemklok via de control bus. Nog een belangrijke term die we bij dit onderwerp zeker moeten vermelden is pipelining. Bij pipelining wordt een proces in meerdere fases opgedeeld en wordt het proces stap voor stap uitgevoerd. Indien object 1 bij fase 2 uitkomt kan object 2 meteen beginnen aan fase 1. We kunnen dus al een nieuwe instructie starten terwijl de vorige nog wordt uitgevoerd. 16

Figuur 3 Uit bovenstaande principe tekening van de von Neumann architectuur Kunnen we de werking vaneen computer afleiden. Ondanks dat dit principe stamt uit de jaren 1950 is het nog steeds van toepassing op de huidige computers. Het is niet de bedoeling van deze cursus daar vel verder op in te gaan. Zouden er personen zijn die zich daar in verder willen verdiepen kunnen ze steeds terecht op internet, waar diepere informatie staat (http://freggle.cc.kuleuven.ac.be/knet/inform.htm) De hier voor staande URL is interessant aangaande de geschiedenis van de computer. Dit is echter maar 1 van de velen. Wat echter wel interessant is het inwendig geheugen van de computer. Daarin hebben we 2 grote actoren. Namelijk ROM geheugen en RAM geheugen. 3.3. ROM en RAM geheugen. ROM = Read Only Memory RAM = Random Acces Memory. 2.1 ROM. Het systeem geheugen of ROM heeft tot doel verschillende levens noodzakelijke informatie voor de werking van de computer bij te houden. Dit bestaat uit een programmeerbare IC die op het moederbord is aangebracht. Daarin wordt de volgende informatie bewaard POST Setup instructions & CMOS instructions BIOS instructions Boot instructies Wat deze instructie beduiden zullen we in verdere lessen wel bespreken. Dit zijn echter instructies die nodig zijn om de computer te laten opstarten en werken. In de ROM geheugen hebben we twee verschillende namelijk de PROM en de EPROM chips. 17

PROM of Programmable Read Only Memory Deze chips worden eenmalig geprogrammeerd in de fabriek en blijven deze gegevens bewaren tot ze vernietigd worden. De informatie wordt er zo gezegd ingebrand. EPROM of Erasable Programmable Read Only Memory. Deze chip laat toe dat de informatie in de ROM en beperkt aantal maal kan gewist worden en terug geprogrammeerd. De werking is wel degelijk dezelfde. Natuurlijk wordt dat niet gedaan door jan met de pet maar dit moet gebeuren met een speciaal daarvoor uitgerust werktuig. Een ander onderdeel dat daar bijna onafscheidelijk van is, is de zogenaamde CMOS. We gebruiken deze verzamelnaam ook voor naam van het onderdeel. CMOS = Complementary Metal Oxide Semiconductor. Deze IC zal, hoewel dit geen levensnoodzakelijke informatie is, welbepaalde zaken voor de computer bijhouden. Zoals we kennen de systeemdatum, chipset,periferie,. Het is een klein geheugen, rond de 100 tot 200 byte. De informatie van die set is vluchtig en heeft een uitwendige stroombron nodig om de informatie te bewaren. Daarvoor kan men op het moederbord klein batterijtje bemerken dat deze CMOS bevoorraad en de informatie bewaard. Wat wordt er nu bewaard in de ROM is hoofdzakelijk het BIOS programma. In een van de verdere delen van deze cursus zullen we de Bios en zijn werkingbeter bestuderen. Maar dat is later zorg. Nu is het voldoende te weten dat de Bios bewaard wordt in een ROM chip. 2.2 RAM. In tegenstelling van het vorige is het RAM geheugen niet een bewaard geheugen. Dit noemen we dan ook niet het systeem geheugen maar het werk geheugen. Dit geheugen is vluchtig of zoals in de boeken beschreven staat volatile. Dat wil zeggen als men de computer uitschakelt, de informatie opgeslagen in de RAM verloren is bij het terug aanschakelen van de computer. De naam RAM of Random Access Memory spreekt voor zich zelf. Men kan naar hartenlust schrijven en lezen bij dit geheugen. Bij het laden van data uit het vast geheugen( harde schijf) wordt deze opgeslagen in het RAM geheugen van de computer. Naderhand zullen we dat dan naar ons scherm brengen. Uit deze stelling kunnen we afleiden dat de snelheid waarbij de computer werkt deels afhankelijk is van het RAM geheugen. Immers hoe groter het RAM geheugen hoe meer informatie men kan opbergen in dat geheugen van uit de harde schijf. Waaruit we kunnen afleiden dat hoe groter de informatie opslag in de RAM hoe sneller we dit naar het scherm kunnen brengen en dus hoe sneller de computer werkt. De tijd om een RAM geheugen uit te lezen is vele maal kleiner dan het uitlezen van een harde schijf. Ook bij het bewaren van data bijvoorbeeld tekst van een tekst editor, zal deze eerst opgeslagen worden in het RAM geheugen voordat ze naar de harde schijf geschreven wordt. Terug hoe groter het geheugen hoe meer tekst of data men kan inlezen om te bewaren en hoe makkelijker dit bewaard wordt. In het begin was een RAM geheugen van 64 KB normaal. Computer systemen hebben hun naam gekregen naar het bestaan van het RAM geheugen. Denk maar aan de Commodore 64. Allengs werd dat te klein en bracht men veelvouden op de markt namelijk 128KB, 256KB, 512KB. Kort daarop werden de PC gemeengoed e had men nood aan een RAM geheugen die voldoende was. Men bracht de 1MB module uit waar men dan een geheugenbank kan maken van 4 MB. Dit werd na een tijdje ook te klein en men begon uit te kijken naar iets groter. 18

Naderhand en kwam dan rap aan de 128MB RAM, zelfs256 en 512 MB RAM. 1GB RAM is vandaag geen uitzondering meer. In deze RAM modules bestaan, ondanks dat het principe hetzelfde blijft er ook verschillende types, de statische (SRAM) en de dynamische(dram) module. Dit werkt door gebruik te maken van condensatoren. Om dit uit te leggen moeten we even dieper gaan in de elektronica. Een condensator is een toestel dat een bepaalde spanning een gegeven tijd kan bewaren. Deze tijd is niet eeuwig, omdat we met dit ook te maken hebben met een verlies de zogenaamde lekstroom. We zeggen dat de condensator zichzelf ontlaadt. Figuur 4 Bovenstaande figuur geeft de levenscurve van een condensator. Natuurlijk met ingrepen zal er voor gezorgd worden dat de bewaartijd van de spanning langer is maar dit geeft wel een duidelijk beeld van wat er gebeurt bij een condensator. Later in de voeding zullen we daar verder over doorgaan. Om terug te komen op onze DRAM, kan men uit bovenstaande uitleg afleiden dat men dit geheugen regelmatig zal moeten opfrissen om de inhoud te blijven bewaren. Statische echter werken met een soort schakelaars. Dit zijn geen vaste schakelaars dat begrijp je wel maar ook elektronische schakelingen namelijk de FlipFlop s. Om de werking van een flipflop uit te leggen lijkt me eerder een werk voor elektronica specialisten. Neem aan dat er verschillende soorten flipflops bestaan elk met hun specifieke eigenschappen. Ik zal u de uitleg ervan besparen. Wat wel vast staat is dat een statische RAM module rapper is dan een dynamische RAM module. Types van dynamische RAM FPM (Fast Page Mode): is het traditionele RAM geheugen, en werd in SIMM modules (zie verder) geplaatst van 2, 4, 8, 16 of 32 MB. ECC (Error Correcting Code): wordt specifiek in servers gebruikt EDO (Extended Data Output): is een verbetering van FPM RAM SDRAM (Synchronous Data RAM): is het nieuwste DRAM type, en is alleen beschikbaar in 64 bit modules (DIMM). SDRAM plaats je in zwarte sockets. RDRAM (Rambus Dynamic RAM) werd bij de lancering van de P4 voorgesteld als opvolger van SDRAM maar is nooit echt doorgebroken (wegens te duur) DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM) is sedert 2001 de opvolger van SDRAM, er is wel een aangepast moederbord nodig, want de modules passen niet in de sockets voor SDRAM. Het lijkt sterk op SRAM maar kan per klokpuls 2 keer een signaal doorsturen. Je kan zowel DDR 266 als DDR 333 aantreffen, d.w.z. dat ze op respectievelijk 133 en 166 MHz werken. DDR SDRAM plaats je in blauwe sockets. 19

RIMM (Rambus Inline Memory Modules) of RDRAM (RAmbus Direct RAM) dit is een sneller geheugentype dan de vorige, maar is vrij duur, en kent tot nu toe niet zo veel succes. Zoals je ziet zijn er verschillende types van dynamische RAM. Zoals voordien al aangehaald zullen we deze RAM vinden in modules. Een module is een samenstelling van RAM chips SIMM en DIMM. SIMM staat voor Single Inline Memory Module. Het zijn smalle modules met 1, 2 of 4 MB RAM. Ze werden via een 30-pin connector op het moederbord bevestigd, en ze waren 8bits breed. Dit impliceerde dus dat 16 bit processoren (zoals 286 en 386) 2 SIMM s nodig hadden. Deze modules moesten dus per 2, of paarsgewijs gemonteerd worden, en twee modules noemde men een bank. De recentste RAM geheugens van het type SDRAM worden gemaakt in 64 bit modules, die men DIMM s noemt, of Dual Inline Memory Module. Ze passen enkel op de recentste moederborden, want ze hebben een 168 pin connector. Aangezien ze 64 bit breed zijn hoef je ze niet meer paarsgewijs te plaatsen, zodat je er achteraf één per één kan aan toevoegen. Meestal heb je nu 3 DIMM sockets op een moederbord, doch op sommige vind je de beide systemen (SIMM en DIMM) gecombineerd. De bedoeling is dat je EDO RAM in de SIMM sockets kan plaatsen of SDRAM in de DIMM sockets. Ze zijn echter niet ontworpen om verschillende RAM types tegelijkertijd te gebruiken. Simm geheugens worden in onderstaande structuur gebruikt: processor snelheid MHz aantal pins 486 33-66 MHz 30 pins Pentium 60-233 MHz 78 pins (per 2) P2 233-400 MHz 168 pins P3 450-1300 MHz 168 pins P4 1500-3 GHz afhankelijk v/d chipset Nu dat we dit weten zullen we even overgaan naar de praktische vorm van deze modules op het moederbord en het installeren ervan. 20

Figuur 5 Bovenstaande figuur toont een geheugenbank op het moederbord. Om en geheugen daarin te installeren zijn er bepaalde handelingen wat je moet onderhouden en dit om fouten te voorkomen. Het belangrijkste is te weten dat men werkt met zeer gesofistikeerd elektronisch materiaal, die nogal gevoelig is voor potentiaal verschillen. Ik hoor u al denken: maar de spanning ligt toch af. Ik ga uit van het feit dat je de spanning afgelegd hebt. De stekker zelfs uit het stopcontact getrokken hebt. Desondanks deze voorzorgsmaatregelen blijft er toch nog altijd een mogelijkheid bestaan op potentiaal verschil. Uit de vroegere lessen van natuurwetenschappen is gebleken dat ieder lichaam een bepaalde graad van statische elektriciteit bezit, zolang het geïsoleerd is van het grond potentiaal. In een meer Nederlandse taal: ieder persoon is statisch geladen. Natuurlijk de één meer dan de andere. Het lichaam is immers ook een condensator. Daarvoor bestaan er speciale armbandjes die de lading afleidt naar de grond. Het is echter goed om voor dat je begint aan een computer te werken u zelf te ontladen door bijvoorbeeld aan de CV te komen, of een andere grondverbinding om zo het statisch potentiaal verschil met de grond op 0 te plaatsen. Nu we dat gedaan hebben kunnen we een module ter hand nemen We zien op bij gevoegde foto dat er uitsparingen voorzien zijn module en dat we daardoor de module niet verkeerd op zijn kunnen stellen. Door de module lichtjes nar voor te duwen zal men zien dat de beide beveiligingen in de uitsparingen gaan en de module vaststellen op zijn plaats. Er zijn op de plaats 21

natuurlijk nog andere mogelijkheden maar steeds zal de constructeur er voor gezorgd hebben dat je de modules niet verkeerd kan steken in de bank. Dan kunne we teug de spanning aanleggen en het systeem proberen. Bij het opstarten zal men zien dat het geheugen verhoogd is. Belangrijk is te weten welk een plaatsing je moet gebruiken. Darvoor verwijs ik graag naar pagina 19. 3.4 Powerconnector. Met deze zal je het moederbord een bepaalde voeding geven. Deze komt van de Voeding uit de kast van de computer. Met de nieuwe moederborden zal men meestal een ATX verbinding gebruiken. We zullen later dieper ingaan over de werking van een voeding of liever de geschakelde voeding in een PC. Oudere soorten van power verbindingen zullen we zien en leren gebruiken in de praktijk sessies. 3.5 Floppy-, IDE connectoren Deze aansluitingen gebeuren meestal met een lintkabel (flatcable). Deze kunnen we zelf maken of aankopen in de winkel. De prijs is zo klein dat het de moeite niet is van er zelf te maken, maar het kan 3.6 AGP-, PCI-, EISA uirbreidingen Op ieder moederbord zijn er bepaalde uitbreidingssloten waar men soorten uitbreidingskaarten kan in plaatsen. Ik denk aan netwerkkaarten, geluidskaarten en dergelijke meer. Ieder van deze uitbreidingssloten zullen we verder bespreken in aparte delen. 3.7 RJ11, RJ45 aansluitingen. Op de moederborden hebben we meestal een modem aansluiting en/of een aansluiting naar een netwerk. Ook daar hebben we een speciaal hoofdstuk over het gebruik en aansluiting. 3.8 Videoaansluiting, Parallel aansluiting,seriële aansluiting, USB en PS2 Videoaansluiting kan nu ook gebeuren vanaf het moederbord, doch veelal wordt er nog steeds een videokaart gebruikt. Parallelle aansluiting (printer) en RS232 of seriële aansluiting zijn op het moederbord voorzien. USB (universal serial bus) zijn ook voorzien op de huidige moederborden. FireWire aansluitingen worden meer en meer voorzien. PS2 aansluitingen voor keyboard en muis zijn er ook op voorzien. Ieder van bovenstaande aansluitingen en hun gebruik zullen we hierna bekijken en bespreken. Na ieder hoofdstuk wordt u gevraagd om een verslag te maken over dit onderdeel wat we dan zullen quoteren als dagelijks werk. 22

Hoofdstuk 4 CPU Central Processing Unit Een processor ook wel CPU (Engels: Central Processing Unit) of in het Nederlands Centrale verwerkingseenheid (CVE) genoemd, is het hart van een computer. De eerste processors waren uitgevoerd als printplaat vol met losse componenten en IC's, maar sinds in de 70-er jaren de eerste zogenaamde microprocessor, de i4004, door Intel gemaakt werd, worden processors steeds vaker in enkel-chip versies Figuur 6 De 4004 was de eerste microprocessor, dat wil zeggen, de eerste processor die volledig op één chip was gebouwd. Intel lanceerde deze in 1971. De 4004 was een 4-bits-processor. Hij kon maar met 4 bits tegelijk bewerkingen doen. Bewerkingen met getallen groter dan 15 (2 4 ) moest hij in meerdere stappen doen. De 4004 had een 16-pins connector. Als je dat vergelijkt met een huidige Xeon... die heeft er 603! De 4004 had 2300 transistors. Dat was in die tijd nog nooit op één chip geplaatst. De 4004 had 46 (later 50) instructies. 41 van 8 bits en 5 van 16 bits, en hij werkte maximaal op 740 khz. Dat wil zeggen dat het kristal dat op de chip zat 740.000 keer per seconde trilde als er stroom op gezet werd. De 4004 had maar liefst 15 Volt nodig. Dat is bijna 15 keer zo veel als zuinige processoren nu. Dat komt omdat de schakelingen en de leidingen op die chip toen nog veel groter waren dan nu. Hoe groter, hoe meer weerstand, hoe meer warmteontwikkeling en hoe meer stroom. De Commodore MOS 6502 is waarschijnlijk de bekendste 8-bit processor. De processor werd in 1975 ontworpen door Chuck Peddle bij halfgeleiderfabrikant MOS technologie, later Commodore MOS. De 6502 dankte zijn populariteit aan zijn prijs en prestaties, destijds was de processor 6 keer zo goedkoop als concurrerende processoren en was vaak nog sneller ook. De 6502 startte een enorme reeks computerprojecten en was samen met de Zilog Z80 de aanzet tot de homecomputerrevolutie in de jaren 80. De Intel 8086 processor was zowel de eerste 16-bit processor als de eerste x86 processor en werd uitgebracht in 1978 door Intel. 23

Intel bracht korte tijd later een versie van de 8086 uit, de 8088, die intern in 16-bit werkte, maar aan de buitenkant een 8-bits bus had. Deze processor werd door IBM verkozen voor de eerste IBM PC. De 80186-processor was een iets verbeterde 8086-processor van Intel, uitgebracht in 1982. De belangrijkste verbeteringen ten opzichte van de 8086 waren: Verbeterde snelheid, instructies werden in veel minder klokpulsen uitgevoerd Minder chips nodig op het moederbord Extra instructies De Intel 80286 uit 1982 was de opvolger van de 80186. De processor kon in twee modes werken, de real mode en de protected mode. In de real mode functioneerde hij als een snellere 80186. In de protected mode maakte hij gebruik van een speciale geheugen beheersmodule. Deze had de volgende voordelen: Er was een scheiding tussen besturingssysteem en programma's. Het besturingssysteem had bovendien de absolute controle over wat een programma kon doen met de computer. Het besturingssysteem werd hierdoor eindverantwoordelijk voor de stabiliteit van een computer, in plaats van de programma's. Als onderdeel hiervan gaf de processor een protectiefout als een programma geheugen probeerde aan te spreken wat niet toegewezen was. Slecht functionerende programma's konden nu afgesloten worden, maar ook was er de mogelijkheid virtueel geheugen te gebruiken. Zodra een programma een protectiefout gaf, keek het besturingssysteem of het geheugen op schijf stond. Was dat het geval, dan werd dit geheugen ingelezen en weer aan het programma toegewezen. De maximale hoeveelheid geheugen dat de processor aankon was verhoogd naar 16 megabytes. De Intel 80386 processor was de opvolger van de 80286 processor. In tegenstelling tot zijn voorgangers was de 80386 een 32-bits processor; althans hij had een 32-bits mode meegekregen, waarin hij als volwaardig 32-bits functioneerde. In de 16-bits mode werkte de 80386 als een 80286, hij was dus ook compatible met de 8086 processor waarop het populaire MS-DOS draaide. De Intel 80486 processor was vooral een optimalisatie van de 80386-processor. De processor kon instructies in minder klokpulsen uitvoeren en was per megahertz dus sneller. Ook was een interne cache toegevoegd. Aan de instructieset en functionaliteit was echter nauwelijks iets veranderd. De Pentium is een tegenwoordig verouderde microprocessor van Intel, gebruik makend van de X86 instructieset. De introductie in 1993 was technisch een flinke stap voor Intel; marketingtechnisch brak met de introductie van deze processor een nieuw tijdperk aan. Logischerwijs zou de processor het nummer 80586 or i586 gekregen hebben, maar de naam werd veranderd in Pentium (het Griekse voorvoegsel "pent-" betekend "vijf"), omdat getallen niet als merk geregistreerd konden worden.net als bij de 80486 was er aan de instructieset van de processor nagenoeg niets veranderd. Het accent bij de Pentium lag op snelheid. De grote vernieuwing van de Pentium was dat hij superscalair was, wat betekent dat hij meerdere instructies tegelijk kan uitvoeren. Logica in de processor bepaalde of twee opeenvolgende instructies van elkaar afhingen, zo nee, dan werden ze naar de twee verschillende uitvoeringseenheden in de processor doorgestuurd, de zogeheten u- en pijplijn. Deze aanpak leverde spectaculaire snelheidswinsten op. De Pentium had aanvankelijk echter veel problemen met de warmteafgifte en werd op de voor die tijd vrij lage snelheden van 60 24