Computersystemen Flashcards
Voorlopers computer
Abacus (telraam)
Mechanisme van Antikythera
Rekenliniaal
Charles Babbage (Analytical Engine) → duur en steeds wijzigende plannen
1ste generatie computer (tijdsperiode en kenmerken)
jaren 40-1956 Elektronenbuizen Hitte Zeer groot Extreem duur Onbetrouwbaar Input: ponskaarten Output: printout
2de generatie computer (tijdsperiode en kenmerken)
1956 –1963 Transistoren Minder hitte Minder groot Zeer duur Input: •Ponskaarten •Magneetbanden Output: print
3de generatie computer (tijdsperiode en kenmerken)
1963 –jaren 70 Integrated Circuits Energiezuiniger Klein Duur Minder onderhoud Input: keyboard Output: scherm
4de generatie computer (tijdsperiode en kenmerken)
Jaren 70 –jaren 80 LSI en VLSI microprocessoren Energiezuiniger Kleiner Betaalbaar: Personal Computer Input: •Keyboard •Floppy disks Output: scherm
5de generatie computer (tijdsperiode en kenmerken)
Jaren 80 –nu
ULSI-microprocessoren
Gebruiksvriendelijke gebruikersinterfaces
Consument
kwantummechanica werkt met :
Verstrengeling
kwantumtoestanden van deeltjes zijn niet onafhankelijk als ze dicht genoeg bij elkaar geweest zijn, ongeacht hun afstand
Superpositie
kwantumtoestanden kunnen samengevoegd worden tot een nieuwe kwantumtoestand
n qubits = ? bits
2^n bits
supercomputer
Gebouwd voor maximale capaciteit die op dat ogenblik haalbaar is.
Onderzoeksinstellingen
Simulaties, weersvoorspellingen
Kosten 100’en miljoenen.
FLOPS
FloatingPoint Operations Per Second
Vooral bij supercomputers, grafische processors en gameconsoles
MIPS
Millions of Instructions Per Second
Vooral voor gewone processors
mainframecomputer
Kleinere versie van een supercomputer
Grote organisaties, overheden, bedrijven …
Om virtuele machines op te laten werken. Het systeem wordt opgesplitst in virtuele computers.
IBM is marktleider
Prijzen van 75.000 euro tot 10 miljoen.
Nadruk ligt meestal op Floating Point bewerkingen
minicomputer
Minder groot en krachtige mainframe, bedoeld voor tot 200 gebruikers die met een terminal toegang hebben via het netwerk.
Zijn nog altijd ter grootte van een koelkast.
Producenten: IBM, Honeywell en Hewlett-Packard.
Niet meer gebruikt! -> server
server
Vervanger van de minicomputer.
Client/Server model.
Client is meestal een microcomputer.
Server levert diensten aan meerdere clients. Webserver, databaseserver, bestandsserver, gameserver …
microcomputer
Personal Computer
Gebruikt een microprocessor(IC = Integrated Circuit)
•“micro” verwijst hier naar de schaal van de IC’s, maar ondertussen zitten we al op nanometer.
•Microprocessor -> Centrale verwerkingseenheid (CPU)
IoT (Internet of Things)
Alledaagse objecten
•ingebouwde computers
•wisselen gegevens uit via het internet.
Populair : Raspberry Pi
noodzakelijke componenten
CPU moederbord RAM HDD GPU voeding koeling
optionele componenten
optische-schijf
uitbreidingskaarten
behuizing
randapparatuur
muis beeldscherm printer USB luidspreker scanner externe harde schijf toetsenbord
Voeding
Krijgt 230V wisselspanning binnen
Verdeeld over apparaten
Moederbord werkt op gelijkspanning
Wet van Moore
aantal transistoren ingebouwd in een chip zal ongeveer om de 24 maanden verdubbelen
Moederbord
PCB
bij kleinere computers : Main Logic Board
centrale backbone
verdeeld energie over componenten
ATX-moederbord
Standaard moederbord
AT-moederbord
Oudere versie van ATX
heeft andere power supply connector
ITX-moederbord
Information Technology eXtended
klein moederbord
voor mobile devices (thin clients, media centers…)
BTX-moederbord
Balanced Technology eXtended
kan je herkennen aan de schuine socket
was ontworpen voor betere airflow
RTC
Real-Time Clock
houd de tijd bij
verbonden met energiebron (cmos batterijtje)
niet altijd aanwezig want kan ook van server gehaald worden
Bussen
Parallelle koperen sporen op het PCB
aantal sporen bepaald de “breedte”
verbind componenten
verschillende snelheden en breedtes
FSB
Front-Side Bus
systeembus (zeer snel)
verbinding tussen CPU en geheugencontrollers
wordt snel te klein door vele gegevens die moeten passeren
oplossing:
Intel: QuickPath Interconnect
AMD: HyperTransport
data bus
gegevens die op een bepaalde locatie staan
address bus
locatie van de gegevens in het geheugen
control bus
regelt communicatie (geschreven of gelezen)
systeembus
zeer snel verbinding werkgeheugen met processor geheugencontroller data bus address bus control bus
I/O bus
minder snel dan systeembus
PCIe bus
SATA bus
USB
chipset op moederbord vroeger en nu
vroeger : 2 chips, Northbridge en Southbridge
nu : CPU neemt PCIe-controller en integrated graphics op zich
Intel : PCH (platform controller hub)
AMD : FCH (fusion controller hub)
Northbridge
MCH (memory controller hub)
voor heel snelle componenten
Southbridge
ICH (integrated controller hub)
voor minder snelle componenten
CPU cache
geheugen tussen RAM en CPU in verschillende niveaus
meestal in SRAM
L1-cache : snelst maar kleinst
hoe hoger het level hoe trager maar hoe meer gegeugenopslag
VON NEUMANN-ARCHITECHTUUR
Geheugen CPU Randapparatuur
opbouw CPU
CU (control unit)
voert instructies uit
Registergehugen
werkgeheugen van de processor
bij meeste CPU’s : 32 registers
ALU (arithmetic logic unit)
voert rekenkundige en logische bewerkingen uit
Firmware + op welk soort geheugen
software die in hardware zit voor de basisbesturing ervan
staat op niet-vluchtig geheugen : EEPROM
niet-vluchtig geheugen
permanent geheugen
bewaart info ook als het geen stroom krijgt
vb. flash, HDD
vluchtig geheugen
heeft energie nodig om info te bewaren
geen energie: alles weg uit geheugen
vb. SRAM, DRAM
Firmware interfaces
BIOS (basic input/output system)
UEFI (unified extensible firmware interface) : opvolger BIOS
BIOS en UEFI zorgen voor volgende stappen
- POST (Power-On Self-Test)
- Starten van de boot loader
- Inladen van de kernel
- Inladen van de rest van het besturingssysteem
Snelheid van processor hangt af van
Aantal cores
Kloksnelheid
Cache geheugen
Slimme technieken
Slimme technieken in CPU
Turbo Boost : kloksnelheid verhogen
Hyperthreading : 2 bewerkingen tegelijk uitvoeren
Threads
virtuele cpu die door een software process gebruikt kan worden
door slimme technologie: 1 core = 2 threads
Kloksnelheid
Hoe vaak een chip een taak kan doen in 1sec
Zonder overclocken is het limiet 5GHz
Geen goede indicatie voor te verwachten prestatie
2,8GHz kan sneller zijn dan 3,2GHz
1GHz = … bewerkingen per seconde
1 miljard
systeemklok
regelt het aantal pulsen
verbonden met CPU
je kan hiermee je CPU laten over en underclocken
ISA (Instruction Set Architechtures) : 2 soorten
CISC (Complex Instruction Set Computing) bv. x86(32-bit), x64(64-bit) Intel, AMD, VIA Technologies RISC (Reduced Instruction Set Computing) bv. ARM Apple, HiSilicon, Qualcomm, Samsung
32- en 64-bit-adressen : hoeveel bytes
32-bit : 2^32 bytes
64-bit: 2^64 bytes
SATA, eSATA en mSATA
Transport tussen HDD, SSD, DVD/CD…
eSATA is externe versie, heeft ook externe voeding nodig
mSATA(mobile) zit direct op moederbord, opvolger is M.2
ROM
niet-vluchtig bij bios (EEPROM, flash ROM)
RAM
meestal vluchtig
SDRAM (DDR, LPDDR)
Werkgeheugen voor GPU
SGRAM (GDDR)
HBM (high bandwith memory)
HDD
gegevens geschreven in vorm van magnetische polarisatie
lees en schrijfkoppen
SSD + welke soorten geheugen het heeft
sneller dan HDD
DRAM (vluchtig)
Flash (niet-vluchtig)
Flash opgebouwd uit …
Flashgeheugen = opslag Geheugencontroller = wegschrijven of verwijderen van gegevens Cache = buffert gegevens via DRAM Batterij = blijvende energietoevoer
USB
Gegevensoverdracht/opslag
Ondersteund stroomvoorzieningen
Strikt genomen geen bus (1 apparaat per bus)
verschillende vormfactoren van memory cards
SD (Secure Digital)
miniSD
microSD
verschillende capaciteiten van memory cards
SDSC (SD Standard Capacity)
SDHC (SD High Capacity) : tot 32 GB
SDXC (SD Extended Capacity) : tot 2 TB
SDUC (SD Ultra Capacity) : tot 128 TB
seriële poort
bits na elkaar over 1 lijn parallel naar serieel omzetten minder draden traag bv. muis, toetsenbord
parallelle poort
meerdere bits tegelijkertijd
kabels en connector groter
snel
bv. printer
PS/2-interface
seriële communicatie IBM standaard nadeel : 1 poort = 1 gebruik muis(groen), toetsenbord(paars)
FireWire
concurrent USB
grote snelheid
minder apparaten tegelijk
video
Thunderbolt
concurrent USB en FireWire
Intel, Apple
grotere snelheid
duurder
Compositievideo (CVBS)
4 kabels : colour, vision, blanking en synchronisations
geen geluid
VGA
Video Graphics Array
Analoog signaal : omzetten digitaal naar analoog door GPU (RAMDAC)
gescheiden kleuren (RGB) : apart over lijn gestuurd (horizontaal en verticale uitlijning : array)
bv. CRT schermen
DVI
Digital Visual Interface
Digitaal signaal
bv. TFT schermen
HDMI
High Definition Multimedia Interface
DVI met HD audio
kleinere connector
8 tot 32 digitale audiokanalen
DisplayPort
zelfde als HDMI maar hogere resolutie van beelden en audio
2 way communicatie
voornamelijk Apple
ethernetpoort
gedefinieert als protocol 802.3
gebruik in LAN (Local Area Network)
bv. CAT5, CAT5e, CAT6
CRT scherm
Cathode Ray Tube
beelbuis
lijn voor lijn
flikkering
LCD
Liquid Crystal Display
vloeibare kristallen
refreshrate
TFT
Thin Film Transistor LCD
verbeterde versie LCD
elke pixel individueel geadresseerd
plasmaschermen
zend licht uit zoals TL-buis : gas dat door eletriciteit UV-licht uitzend
‘grote’ pixels
vooral tv-schermen
OLED
Organic Light Emitting Diode
werkt zonder achtergrondverlichting : zuiniger en grotere kijkhoek
halfgeleiderlichtbron
anorganische leds en lasers
levensduur +- 4jaar
2 soorten : polymeer-/kleinmolecuuloleds en op basis van iridium of andere metalen
paneeltypes
IPS (in-plane switching)
TN (twisted nematic)
VA (vertical alignment)
IPS
hoogste kleurbereik
grote kijkhoek
meest bij smartphones
TN
slechte kleurweergave
snelle response time
meest bij monitoren
VA
middelmaat tussen IPS en TN
goede contrastverhouding
