von-neumann-architectuur Opbouw van een CPU Processoren 1 december 2014

Vergelijkbare documenten
Sequentiële Logica. Processoren 24 november 2014

De CPU in detail Hoe worden instruc4es uitgevoerd? Processoren 28 februari 2012

Beter, Sneller, Mooier. Processoren 12 januari 2015

Processoren. Marc Seutter & David N. Jansen 10 November 2014

Processoren. Marc Seutter & David N. Jansen 12 November 2013

De computer als processor

Digitale technieken Deeltoets II

Today s class. Digital Logic. Informationsteknologi. Friday, October 19, 2007 Computer Architecture I - Class 8 1

Assembly en Assemblers. Processoren 5 januari 2015

Hoofdstuk 7. Computerarchitectuur

Microcontrollers Week 1 Introductie microcontroller Jesse op den Brouw INLMIC/

ICT Infrastructuren. 11 november 2013 David N. Jansen

Getallenrepresenta*e. Processen en Processoren 7 februari 2012

informatica. hardware. overzicht. moederbord CPU RAM GPU architectuur (vwo)

computerarchitectuur antwoorden

Beter, Sneller, Mooier. Processoren 27 maart 2012

11011 Processor MMI Intro. Binaire representatie. Computer: Logische opbouw (Von Neumann) 3-input 1-hot detector.

7,3. Samenvatting door een scholier 1961 woorden 16 januari keer beoordeeld. Informatica Informatica actief

Digitale en analoge technieken

Practicum 1: Construeer je eigen microprocessor

Geannoteerde uitwerking tentamen Processoren 30 Januari 2015

Inleiding microcontrollers. Week 1 Introductie microcontroller Jesse op den Brouw (met dank aan Ben Kuiper) INLMIC/

Hoe werkt een rekenmachine?

Van Poort tot Pipeline. Ben Bruidegom & Wouter Koolen-Wijkstra AMSTEL Instituut Universiteit van Amsterdam

Hoe werkt een computer precies?

Wat is een busverbinding?

Antwoorden vragen en opgaven Basismodule

Digitale technieken Microprocessoren

scc = b) CD AB

COMPUTERVAARDIGHEDEN EN PROGRAMMEREN

hardware - antwoorden

VRIJ TECHNISCH INSTITUUT Burg.Geyskensstraat BERINGEN. De PLC geïntegreerd in de PC. Vak: Toegepaste informatica Auteur: Ludwig Theunis

Computerarchitectuur. Terugblik / discussie / oefenopgaven

EE1410: Digitale Systemen BSc. EE, 1e jaar, , vragencollege 2

Wouter Geraedts Processen & Processoren

Antwoorden zijn afgedrukt!!!!!!!

Les B-03 Technologie: de werking van de processor

Hoofdstuk 2. De Von Neumann-architectuur

Jörg R. Hörandel Afdeling Sterrenkunde

EE1410: Digitale Systemen BSc. EE, 1e jaar, , 8e hoorcollege

Hoofdstuk 19. Embedded systemen

Klas : 5 Industriële ICT Herhalingsvragen reeks 1 PC-techniek

Wouter Geraedts Processen & Processoren

18 Embedded systemen 1

Opgave Tussentijdse Oefeningen Jaarproject I Reeks 4: Lcd Interface & Files

2 Algemene opbouw van een computersysteem

Computerarchitectuur en Netwerken. Computerarchitectuur

Geheugenbeheer. ICT Infrastructuren 2 december 2013

De AT90CAN microprocessor van ATMEL in de motorvoertuigentechniek (2)

Faculteit Elektrotechniek - Leerstoel ES Tentamen Schakeltechniek. Vakcode 5A050, 19 januari 2005, 14:00u-17:00u

Proeftentamen in1211 Computersystemen I (Opm: de onderstreepte opgaven zijn geschikt voor de tussentoets)

Informatica gaat net zo min over computers als astronomie gaat over telescopen. (Edsger W. Dijkstra)

Computerarchitectuur. H&P App. C. Pipelining

Sommige mensen claimen dat je alles op het internet kunt vinden. Maar dan moet je wel kunnen zoeken!!

De Arduino-microcontroller in de motorvoertuigentechniek (2)

Didactische computer Siemens

computerarchitectuur F. Vonk versie

Een desktopcomputer kan uit de volgende onderdelen zijn opgebouwd:

Faculteit Elektrotechniek - Leerstoel ES Tentamen Schakeltechniek. Vakcode 5A050, 19 januari 2005, 14:00u-17:00u

EE1410: Digitale Systemen BSc. EE, 1e jaar, , vragencollege 1

slides2.pdf April 12,

Computerarchitectuur. App. B. Review of Memory Hierarchy

hardware F. Vonk versie

scc =!F3.!F2 b) CD AB

Faculteit Elektrotechniek - Leerstoel ES Tentamen Schakeltechniek. Vakcode 5A050, 17 november 2004, 9:00u-12:00u

Proeftentamen in1211 Computersystemen I (NB de onderstreepte opgaven zijn geschikt voor de tussentoets)

EE1410: Digitale Systemen BSc. EE, 1e jaar, , 10e hoorcollege

Computerarchitectuur. H&P Appendix A: Instruction Set Principles

Computerarchitectuur. H&P Appendix A: Instruction Set Principles

Computerarchitectuur en netwerken. Memory management Assembler programmering

ACER CHROMEBOX CXI3 289,00. Kenmerken VBC COMPUTERS. Artikelcode : ITACCHROMEBOXCL

Scan-pad technieken. Zet elk register om in een scan-pad register (twee opeenvolgende D-latches: master-slave):

Inleiding microcontrollers. Week 2 Introductie microcontroller Jesse op den Brouw (met dank aan Ben Kuiper) INLMIC/

Faculteit Elektrotechniek - Capaciteitsgroep ICS Tentamen Schakeltechniek. Vakcodes 5A010/5A050, 26 november 2003, 14:00u-17:00u

De AT90CAN microprocessor van ATMEL in de motorvoertuigentechniek (4)

Studentnummer:... Opleiding:...

Tentamen Computersystemen

Tentamen Elektronische Schakelingen (ET1205-D2)

ASUS DESKTOP GT51CH-BE016T 2 099,00. Kenmerken COMPUTRADE. Artikelcode : ITASGT51CHBE016

Examen Geavanceerde Computerarchitectuur

Microcontrollers Week 2 Opbouw ATmega32 controller, instructies Jesse op den Brouw INLMIC/

Les B-04 Het moederbord

Intel Rock Canyon. Productinformatie ARTIKELNUMMER FABRIKANTNUMMER BOXNUC5I5RYH PRIJS 409,90 FABRIEKSGARANTIE. Bring in Service (36 maanden)

Het computationeel denken van een informaticus Maarten van Steen Center for Telematics and Information Technology (CTIT)

Uitwerking oefententamen Computerarchitectuur December 2016

Hardware Beginners. Processoren. Door Theo De Paepe

Computerarchitectuur. H&P Ch 5. Thread-Level Parallelism

7 aug Snelstart document Thecus N2100 Y.E.S.box BlackIP Versie 1.0

Theorie Informatica. Inhoud: 1. Systeem 2. Programmeren 3. Informatiesystemen 4. Internet 5. Besturingssystemen 6. Theorie bij praktijk

Faculteit Elektrotechniek - Capaciteitsgroep ICS Tentamen Schakeltechniek. Vakcodes 5A010/5A050, 19 januari 2004, 9:00u-12:00u

RAM geheugens. Jan Genoe KHLim. Situering RAM-geheugens. Geheugens. Halfgeleider Geheugens. Willekeurig toegankelijk geheugen

Verslag: Computer. Naam: Tyrone Ste Luce. Klas: M4B

De Arduino-microcontroller in de motorvoertuigentechniek (4)

Toets Digitale Systemen 01/06/2006, uur

2 Elementaire bewerkingen

Waarmaken van Leibniz s droom

Appendix A Productspecificaties PRODUCTSPECIFICATIES

Toets Digitale Systemen 31/05/2007, uur

Studentnummer:... Opleiding:... a) Met welke term wordt het interface tussen software en hardware van een processor aangeduid?

Transcriptie:

von-neumann-architectuur Opbouw van een CPU Processoren 1 december 2014

Herhaling: Booleaanse algebra (B = {0,1},., +, ) Elke Booleaanse functie f: B n B m kan met., +, geschreven worden Met Gates (electronische basischakelingen voor., +, ) kunnen we zo elke booleaanse functie maken Combinatorische logica: circuits zonder geheugen

Herhaling: Sequentiële logica Sequentiële logica is logica met geheugen Synchrone sequentiële logica kunnen we maken met edge triggered D flipflops die alleen data inklokken op de stijgende flank van de klok ingang van het circuit. Typische sequentiële subcircuits die we in processoren nodig hebben zijn registers, tellers, eindige automaten voor controle e.d.

Herhaling: Geheugen RAM / random access memory = verzameling latches met logica eromheen de juiste locatie bepalen uit het adres input daarheen schrijven output daarvandaan lezen alleen verwerken als deze RAM-chip gekozen wordt

von Neumann-architectuur Welke hoofdonderdelen heeft een computer? besturingseenheid rekeneenheid geheugen (voor programma èn gegevens) in- en uitvoerapparaten

von-neumann-architectuur (Historisch) Tanenbaum, Structured Computer Organization, Fifth Edition, 2006 Pearson Education, Inc. All rights reserved. 0-13-148521-0

Wikipedia http://www2.lv.psu.edu/ojj/courses/ist-240/ reports/spring2001/fa-cb-bc-kf/1941-1950.html Wiens idee beklijft? ideeën van een stored program computer : Konrad Zuse 1936 Alan Turing 1936 www.zuse.info John von Neumann 1945, n.a.v. ideeën van Eckert en Mauchly 1943

von Neumann -architectuur Tanenbaum, Structured Computer Organization, Fifth Edition, 2006 Pearson Education, Inc. All rights reserved. 0-13-148521-0

Doelen van de onderdelen CPU: besturen èn berekenen geheugen: programma en gegevens opslaan in-/uitvoer: externe communicatie bus: interne communicatie 9

Personal Computer 7 2 5 10 6 4 8 6 2 3 8 1 9 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Pentium 4 socket 875P Support chip Memory sockets AGP connector Disk interface Gigabit Ethernet Five PCI slots USB 2.0 ports Cooling technology BIOS A printed circuit board is at the heart of every personal computer. This figure is a photograph of the Intel D875PBZ board. The photograph is copyrighted by the Intel Corporation, 2003 and is used by permission. Tanenbaum, Structured Computer Organization, Fifth Edition, 2006 Pearson Education, Inc. All rights reserved. 0-13-148521-0

Structuur van de CPU registers gegevens- en adresregisters vlaggen instructie/programma-teller interne registers arithmetisch-logische eenheid = ALU besturingseenheid = control unit

CPU Organization The data path of a typical Von Neumann machine.

Computer Bussen (intern en extern)

http://faculty.etsu.edu/tarnoff/ntes2150/uproc/blck8088.gif

Aansluitingen van een CPU-chip The logical pinout of a generic CPU. The arrows indicate input signals and output signals. The short diagonal lines indicate that multiple pins are used. Tanenbaum, Structured Computer Organization, Fifth Edition, 2006 Pearson Education, Inc. All rights reserved. 0-13-148521-0

http://www.icknowledge.com/trends/8086_8088b1.jpg

Intel Computer Family (2) The Pentium 4 chip. The photograph is copyrighted by the Intel Corporation, 2003 and is used by permission. Tanenbaum, Structured Computer Organization, Fifth Edition, 2006 Pearson Education, Inc. All rights reserved. 0-13-148521-0

Gedrag van de CPU programma executeren 1. instructie lezen (adres: programmateller) (fetch) 2. programmateller ophogen (kan vaak tegelijkertijd) 3. instructie decoderen (decode) 4. instructie uitvoeren (execute) Dit goed laten verlopen is the Art of Processor Design.

Soorten instructies Gegevenstransport Registers laden van/naar geheugen, IO, constanten,... Berekenen Optellen, aftrekken, vermenigvuldigen, delen,... And, Or, Xor, Compare,... Programmaflow (Conditional) branching, jumps, calls,...

Gegevenstransport voorbeeldinstructies in practicumprocessormachinecode en -assembly: FE340C08 READ [R3+12],R14 vul register R14 met de waarde uit de geheugenlocatie geaddresseerd door R3 + 12 F067E40C WRITE R0,[R6-28] schrijf register 0 naar de geheugenlocatie geaddresseerd door R6-28

Berekenen bereken en schrijf het resultaat in register vlaggen (zero, sign, carry, overflow) zetten: afhankelijk van resultaat F3200059 ADD R5,R2,R3 tel R2 bij R5 op en sla het resultaat in R3 op F64C020B SUBf 2,R4,R6 Dit zet de vlaggen en kan dus een zinvolle instructie zijn, ofschoon we trek R4 van de constante 2 af en sla het het resultaat resultaat dus niet in R6 gebruiken op en zet de vlaggen afhankelijk van het resultaat. F0780075 ANDf R7,R7,R0 bereken bit-and van R7 met zichzelf en schrijf het resultaat in R0 (het altijd 0 register) en zet de vlaggen.

Programmaflow normaal: instructies staan op volgorde in het geheugen programmaflow-instructies geven afwijkende volgorde aan In onze assembler staat $ voor het adres van deze instructie FFF4FC09 JUMP $+0x100 tel 252 bij de programmateller (R15) op 4FF7E809 JUMP.NZ $-20 als de ZERO-vlag 0 is, tel -24 bij de programmateller op

Samenvatting von-neumann-architectuur structuur van CPU gedrag van CPU soorten instructies