Inleiding tot Computersystemen Mute (http://mutecodecom) 1 september 2015
De echte wereld Dikwijls klagen mensen dat hun computer zo traag gaat Als de computer in kwestie veel lawaai maakt kan je het volgende proberen: koop een busje perslucht en open de kast van de computer Blaas alle stof weg van het moederbord en de ventilatoren Het extra stof in de ventilatoren zorgt er voor dat die harder moeten werken en meer lawaai maken Stof op de CPU zorgt dat die snel oververhit raakt en dus trager werkt om dat op te vangen
Bij het werken met computers kunnen we drie domeinen onderscheiden: invoer, verwerking en uitvoer In het Engels spreken we over input, processing en output Of kortweg I/O Figuur : Input, processing, output
! Input Gebruikers zorgen voor invoer via een toetsenbord, muis of touch screen Invoer kan ook van andere bronnen komen, zoals een harde schijf of een netwerkkaart! Processing De computer reageert op de input, afhankelijk van de programma s die actief zijn De CPU vormt de hersenen van de computer: hij doet de bewerkingen en gebruikt daarbij geheugen (RAM) om te onthouden wat er moet gebeuren! Output De uitvoer gaat dikwijls naar het scherm of naar de printer Maar er zijn ook andere mogelijkheden zoals luidsprekers, opslagmedia of het netwerk
Opmerking Computers kunnen pas werken met data en programma s wanneer die in het geheugen geladen zijn Harde schijven zijn lange termijn geheugen, maar de informatie moet dus eerst verplaatst worden naar het interne geheugen (RAM) alvorens de computer er iets mee kan doen De gebruiker merkt hier meestal niets van
Hoe opent je computer een word-document? 1 Hij herkent de extensie docx en weet dat die gelinkt is aan het programma Word of Openoffice 2 Hij zoekt naar het programma op je harde schijf en kopieert het programma van de schrijf naar het geheugen 3 Wanneer het programma in het geheugen zit, kan de computer het uitvoeren 4 De computer begint het result naar de grafische kaart te sturen, en zo zie je dat het programma aan het starten is 5 Wanneer Word gestart is, kopieert de computer ook je bestand naar het geheugen 6 Wanneer het bestand in het geheugen zit, kan Word de inhoud ervan tonen en naar de grafische kaart sturen
Opmerking Een computerprobleem is dikwijls eenvoudiger op te lossen als je eerst onderzoekt wat er niet werkt: invoer, verwerking of uitvoer
Wat is de som van 2357? decimale getallen 10 3 10 2 10 1 10 0 Decimale waarde 1000 100 10 1 Cijfer 2 3 5 7 Berekende waarde 2000 300 50 7 2000 + 300 + 50 + 7 = 2357
Getallen met een basis 10 zijn niet handig voor computers Ze laten heel wat plaats verloren gaan Daarom gebruiken computers andere systemen, zoals binair en hexadecimaal
binaire getallen 9, maar dan binair binaire getallen 2 3 2 2 2 1 2 0 Decimale waarde 8 4 2 1 Cijfer 1 0 0 1 Berekende waarde 8 0 0 1 8 + 0 + 0 + 1 = 9
hexadecimale getallen Alhoewel binaire getallen goed werken voor computers zijn ze voor mensen iets te moeilijk Als je iemand zegt dat het nummer je locker 201 is, dan is dat eenvoudig Maar 1100 1001, dat ligt wellicht iets moeilijker Je zou echter ook de hexadecimale vorm kunnen gebruiken: C9
hexadecimale getallen Je leest getallen makkelijker als ze gegroepeerd worden 123456789 wordt 123456789 10A5D3 wordt 10 A5 D3 11001001 wordt 1100 1001
hexadecimale getallen hexadecimale getallen Decimaal Binair Hexadecimaal 0 0000 0 1 0001 1 2 0010 2 3 0011 3 4 0100 4 5 0101 5 6 0110 6 7 0111 7 8 1000 8 9 1001 9 10 1010 A 11 1011 B 12 1100 C
hexadecimale getallen Waar heb je al hexadecimalen gezien? HTML kleurcodes netwerkkaarten serienummers
Bits versus Bytes Een enkel binair cijfer noemen we een bit, en acht bits maken een byte KB Ongeveer duizend bytes (2 10 ) MB Ongeveer duizend KB of een miljoen bytes (2 20 ) GB Ongeveer duizend MB of een miljard bytes (2 30 ) TB Ongeveer duizend GB of een biljoen bytes (2 40 )
Bits versus Bytes Test Jezelf 1 Wat is de decimale waarde van de hexadecimale waarde C? 2 Wat is de basis van ons decimale systeem?
En nu rekenen We overlopen de methoden die je kan gebruiken om een getal om te zetten van het ene stelsel naar het andere
En nu rekenen Van decimaal naar binair binaire conversie Waarde 32768 16384 8192 4096 Binair Waarde 2048 1024 512 256 Binair Waarde 128 64 32 16 Binair Waarde 8 4 2 1 Binair
En nu rekenen 1 Zoek in de bovenstaande lijst het grootste getal dat kleiner is dan het getal dat je dient om te zetten 2 Zet een 1 op deze positie in de lijst 3 Trek de gevonden waarde af van je getal 4 Met het resultaat begin je terug bij stap 1 Ga door totdat het resultaat nul is 5 Tot slot zet je een nul op alle open plaatsen
En nu rekenen Voor het getal 31495 kom je zo aan: voorbeeld binaire conversie Waarde 32768 16384 8192 4096 Binair 0 1 1 1 Waarde 2048 1024 512 256 Binair 1 0 1 1 Waarde 128 64 32 16 Binair 0 0 0 0 Waarde 8 4 2 1 Binair 0 1 1 1 Dus het binaire getal 0111 1011 0000 0111
En nu rekenen Zet de volgende getallen om van decimaal naar binair: 12 89 128 4950
En nu rekenen Van binair naar decimaal Omgekeerd is het zo mogelijk nog eenvoudiger Je schrijft je binaire getal in een tabel zoals hierboven en telt alle waarden op waar een 1 onder staat Het voorbeeld hierboven wordt dan 16384 + 8192 + 4096 + 2048 + 512 + 256 + 4 + 2 + 1 = 31495
En nu rekenen Zet de volgende getallen om van binair naar decimaal: 1010 0101 1000 0000 1011 1101 1101 0001 0011 0111 1010
En nu rekenen Van hexadecimaal naar binair binair naar hexadecimaal Binair Hexadecimaal Binair Hexadecimaal 0000 0 1000 8 0001 1 1001 9 0010 2 1010 A 0011 3 1011 B 0100 4 1100 C 0101 5 1101 D 0110 6 1110 E 0111 7 1111 F
En nu rekenen Zet de volgende getallen om van hexadecimaal naar binair: AB 91 04 56 A0 38
En nu rekenen Van binair naar hexadecimaal Ook omgekeerd werkt het: neem elk groepje van 4 binaire cijfers en zoek de hexadecimale waarde op in je tabel
En nu rekenen Zet de volgende getallen om van binair naar hexadecimaal: 0110 0010 0000 0100 0000 0000 0000 0001 0010 0001 0001 0000 1111 1111 0011 0011
En nu rekenen Van decimaal naar hexadecimaal De meest gebruikte methode gaat als volgt We nemen het getal 41419 als voorbeeld 41419/16 = 2588 met rest 11 2588/16 = 161 met rest 12 161/16 = 10 met rest 1 10/16 = 0 met rest 10 Zet de rest waarden om naar hexadecimale cijfers: 11 = B, 12 = C, 1 = 1, 10 = A Rankschik deze cijfer van achter naar voor: A1 CB
En nu rekenen OF je zet het getal om naar zijn binaire waarde Daarna zet je het binaire getal om naar hexadecimalen
En nu rekenen Zet de volgende getallen om van decimaal naar hexadecimaal: 10 32 107 1024
En nu rekenen Van hexadecimaal naar decimaal Ook deze omzetting vergt weer wat rekenwerk Om de decimale waarde van AC DC te kennen gaan we zo te werk: C: 12 16 0 = 12 D: 13 16 1 = 208 C: 12 16 2 = 3072 A: 10 16 3 = 40960 12 + 208 + 3072 + 40960 = 44252
En nu rekenen Zet de volgende getallen om van hexadecimaal naar decimaal: F3 10 CA CA 10 01 23
En nu rekenen Test Jezelf 1 Bereken de binaire waarde van 123 2 Zoek de hexadecimale waarde van 394 3 Zet 0010 0011 1101 om naar een decimaal getal 4 zet 0010 0100 1010 1101 0101 1010 0101 om naar een hexadecimaal getal 5 Wat is de binaire waarde van A4 C4 DF 34? 6 Geef de decimale waarde van C5 FF
Figuur : Een computer case
Wanneer je een computer openmaakt, ALTIJD eerst de computer uitschakelen en de stroomkabel uittrekken
Opmerking Op het examen moet je verschillende onderdelen van een computer kunnen herkennen Door verschillende computers te bekijken kan je dit inoefenen Als je geen computer hebt die je kan bekijken, helpt het om afbeeldingen te bekijken op Google Gebruik zoekwoorden zoals computer case, motherboard of power supply en bekijk die afbeeldingen
Moederborden Kasten bestaan in verschillende maten Controleer bij een aankoop altijd of het moederbord geschikt is voor de kast De meest voorkomende form-factor voor moederborden is ATX
Case ventilatoren Case ventilatoren Computers worden veel te warm Ze worden gekoeld met ventilatoren Ventilatoren zorgen voor luchtventilatie Duurdere ventilatoren zijn stiller Een hittesensor kan de draaisnelheid controleren Stof in ventilatoren maakt ze luidruchtig en minder efficiënt De meest voorkomende maten van ventilatoren zijn 80mm en 120mm Koop de juiste!
Case ventilatoren Opmerking Plotse fouten, zoals reboots, zijn dikwijls een aanwijzing van een hitte-gerelateerd probleem Dit is vooral waar wanneer de ventilatoren vele lawaai maken, wat aangeeft dat ze hard moeten werken
Case ventilatoren De echte wereld Laat nooit de kast van je computer open terwijl je er op werkt De ventilatoren kunnen dan hun werk niet doen
Case ventilatoren Een ventilator vervangen
Case ventilatoren Een ventilator vervangen 1 Verwijder vier schroeven van de achterkant van de kast De pijltjes in figuur 3 wijzen naar twee van de schroeven De andere twee zitten aan de andere twee hoeken 2 Maak de voedingskabel los skabel is gekoppeld aan een specifieke aansluiting op het moederbord Kijk goed welke aansluiting het is, want je zal later de nieuwe ventilator op dezelfde plaats moeten aansluiten Ventilatoren kunnen twee, drie of vier pinnen gebruiken De 4-pin connectors worden vooral gebruikt voor ventilatoren met een variabele snelheid, zodat de computer die snelheid kan controleren Soms moet je ook een molex adapter gebruiken, maar dat is meestal wel duidelijk
Een case reinigen Test Jezelf 1 Wat zijn de meest voorkomende maten van ventilatoren? 2 Een computer is luider en trager geworden Wat kan de oplossing zijn?
Spanning Elektricteit wordt gemeten als spanning Spanning is het potentiaalverschil tussen twee punten Een elektrisch signaal van 12 volt ligt 12 volt boven het nulpotentiaal Elk onderdeel moet het juiste signaal krijgen zorgt daar voor
AC versus DC AC versus DC AC of wisselstroom beweegt over en onder nul volt DC of gelijkstroom heeft een vaste spanning Netspanning is AC In Europa levert het stroomnet 230V In de VS levert het stroomnet 115V
AC versus DC AC versus DC Figuur : AC versus DC
Watt Ampère Ampère is de eenheid van stroomsnelheid Hoe sneller de stroom door de leiding kan stromen, hoe meer Ampère
Watt Watt Watt is de eenheid van vermogen Volt x Ampère = Watt Evenveel Volt met meer Ampère is meer vermogen Een power supply unit (PSU) van 600 Watt kan maximum 600 Watt leveren Alle componenten in je PC hebben x Watt nodig Indien de componenten samen 600 Watt nodig hebben en de PSU levert slechts 300 Watt kan: de computer niet starten; de computer stuk gaan; de voeding onregelmatige spanning leveren waardoor de onderdelen stuk gaan
Rails Rails Rails (kabels) voorzien alle componenten van spanning Niet alle componenten hebben dezelfde spanning nodig Een 12V rail geeft 18A vermogen Dikwijls is dit niet genoeg voor alle 12V componenten (CPU, harde schijven,) Zorg dat een nieuwe voeding minstens evenveel Rails heeft als de oude
Rails Opmerking De 12V rails voorzien de harde schijven van stroom Indien ze meer vermogen moeten leveren dan ze aankunnen, dan zal de harde schijf fouten beginnen maken Met andere woorden, als de harde schijven regelmatig problemen geven, overweeg dan om de voeding te vervangen door eentje met een extra 12V rail
Connectoren Connectoren Figuur : ATX power supply
Connectoren Opmerking Wanneer je de Voltage selector op 230V staat en je zit op een net dat 115V levert, dan zal je niet voldoende stroom krijgen om de computer te laten werken Omgekeerd, wanneer je de selector op 115V zet en je sluit hem aan op een bron van 230V (zoals in heel Europa!!!) dan zal je de voeding stuk maken Zou je ooit rook ruiken, of verbrande elektronica, trek dan dadelijk de stekker uit
Connectoren PCIe Connector voor Video Figuur : PCIe power connector
Connectoren De echte wereld Als je ooit een voeding moet nakijken dan is het belangrijk om te controleren of de juiste voltages afgegeven worden Om dat te kunnen doen moet je de voltages van de verschillende connectoren kennen Een zwarte draad is aarding (of nul potentieel), oranje heeft 33V, rode draden voorzien 5V, gele 12V en blauwe -12V
Een voeding vervangen Een voeding vervangen Veel componenten in een computer zijn modulair Wanneer een module stuk is, dan kan je die vervangen en de rest van de computer blijven gebruiken Als de voeding stuk is, dan vervang je dus enkel de voeding
Een voeding vervangen De echte wereld Als een voeding stuk gaat dan zie je soms rook of ruik je verbrande onderdelen Nieuwe voedingen ruiken soms ook even vreemd, maar dat wil niet zeggen dat ze stuk zijn Wanneer je rook of vonken ziet, ontkoppel je wel onmiddellijk de voeding
Een voeding vervangen Een voeding vervangen! Zet de computer af en trek de stekker uit Vervang nooit onderdelen terwijl de computer aan staat De uitzondering zijn onderdelen die hot swappable zijn zoals USB flash drives! Zorg voor een passend vervangstuk Controleer of het wattage ten minste even hoog is als het origineel Kijk ook na over er minstens even veel 12V rails zijn! Documenteer de plaatsing van de kabels Let op hoe de kabels aangesloten zijn voor je ze verwijderd Maak een diagram dat toont welke kabel waar moet, of maak enkele foto s
Bescherming tegen stroom problemen Bescherming tegen stroom problemen Surge Soms verhoogt de stroomtoevoer In plaats van 230V kan je even 235V op het net krijgen Meestal duurt dat niet lang maar soms zie je dat de lichten net iets sterker branden Spike Dit is een heel korte verhoging van AC voltage Een spike kan elektronische apparaten stuk maken als die niet beschermd zijn Dikwijls worden ze veroorzaakt door bliksem inslagen Brownout Het elektriciteitsnetwerk kan soms ook minder stroom leveren We noemen dit een brownout Je ziet dan vaak lichten flikkeren of minder sterk worden, en soms zullen computersystemen spontaan herstarten Black-outs Een black-out is een totaal verlies van spanning
Bescherming tegen stroom problemen Stroompiekbeveiliging Figuur : Een surge protector
Bescherming tegen stroom problemen Backup batterij
Bescherming tegen stroom problemen Opmerking Een UPS kan elektriciteit voorzien voor een korte periode Laser printers verbruiken heel wat elektriciteit en horen niet aangesloten te worden op een UPS
Bescherming tegen stroom problemen Test Jezelf 1 Welke voltages voorziet een ATX voeding? 2 Wat zou je moeten nakijken als je harde schijf het regelmatig laat afweten?
Elektriciteit Elektriciteit Trek altijd de stroomkabel uit De computer uit zetten is niet genoeg Behalve wanneer je de spanning nameet, natuurlijk Maak nooit de voeding zelf open Dit onderdeel kan je niet repareren Delen van de voeding kunnen nog onder spanning staan wanneer de stroomkabel uitgetrokken is
Uitrusting en aarding Uitrusting en aarding Opmerking Sluit nooit een computer aan wanneer er geen aarding is Elektrische ladingen kunnen dan op de kast terecht komen Je krijgt een flinke schok als je die dan aanraakt
ESD ESD ESD = electrostatic discharge statische elektriciteit je voelt de schok: minstens 3000 Volt je ziet een vonk: minstens 8000 Volt Niet schadelijk voor mensen omdat de Ampères heel laag zijn Computeronderdelen kunnen stuk gaan bij 250 Volt
ESD! Gebruik een ESD armband! Antistatische zakjes! ESD matjes! Jezelf aarden! Raak geen metaal aan! Zet een computer nooit op een tapijt
ESD Figuur : Een ESD armband
brand brand Klasse A Dit type vuur komt van gewoon brandbaar materiaal zoals papier en hout Je kan het vuur blussen met een Klasse A brandblusser Klasse B Dit type heeft te maken met brandbare vloeistoffen en gassen Een Klasse B brandblusser bevat chemicaliën die de chemische reactie verstoren, of ze verstikken het vuur met een gas zoals koolstofdioxide Water op een Klasse B brand gieten is gevaarlijk omdat het vuur zich dan meer verspreidt Klasse C Een elektrische brand is Klasse C De beste manier om zo n brand te blussen is de elektriciteit uitschakelen Ook kan je een brandblusser met koolstofdioxide gebruiken Klasse D Dit type heeft betrekking tot ontvlambare metalen Ook hier bestaat een speciale brandblusser voor
brand De echte wereld Gebruik NOOIT water om een klasse C brand te blussen Water geleidt Elektriciteit kan via het water naar jou toe Je kan jezelf elektrocuteren als je water op een elektrisch vuur spuit
Tillen Tillen Als je zware toestellen optilt, zoals een computer, dan gebruik je je benen en niet je rug Dus buk je niet, maar ga door je knieën Probeer ook nooit een toestel van meer dan 50 kilo in je eentje te dragen
Tillen Test Jezelf 1 Wat kan je gebruiken als bescherming tegen ESD? 2 Wat gebruik je zeker niet om een elektrische brand te blussen?
Schroevendraaiers Schroevendraaiers Philips schroevendraaiers platte schroevendraaiers
Perslucht Perslucht Busjes perslucht helpen om stof te verwijderen Gebruik geen gewone stofzuiger (Genereert ESD!) Er bestaan speciale anti-statische stofzuigers
Multimeter Multimeter Figuur : Een digitale multimeter
Multimeter testen kan je enkel wanneer de computer aan staat Daarom moet je extra voorzichtig zijn Raak zeker niets aan met je handen of de testpennen, behalve de connectors Zorg ook dat je geen juwelen draagt Als een armband of ketting een onderdeel raakt, kan je een kortsluiting veroorzaken
Multimeter De echte wereld Je kan ook andere dingen testen met een multimeter Als je meter instelt op continuity check dan hoor je een beep wanneer je de twee testpennen tegen mekaar houdt Dat geeft aan dat er een connectie is Wanneer je nu de twee pennen aan de twee uiteinden van een draad houdt, en je hoort geen beep, dan weet je dat de kabel stuk is
Multimeter Test Jezelf 1 Wat gebruik je om een computer case te reinigen? 2 Wat heb je nodig om te controleren of een voeding werkt?