Hoofdstuk 4: Computersystemen, netwerken en randapparatuur & Hoofdstuk 5: Besturingssystemen

Samenvatting Informatica Hoofdstuk 4 en 5 4.1 De processor Wat is een processor? Een processor is de kern van de computer. Het voert instructies van een programma uit en is een belangrijke factor in de prestaties van de computer. Wat is de eenheid van processors? MIPS (miljoenen instructies per seconde). Een ander woord voor processor is: CVE (centrale verwerkingseenheid) of CPU. Een processor verwerkt: § instructies § gegevens
Uit welke onderdelen bestaat de processor? § rekenkundige/logische eenheid § een aantal registers § besturingseenheid

ALU = Een rekenkundige een logische eenheid. Register = Tijdelijke opslagplaats voor instructies en gegevens. Instructieregister (IR) = Hét register waarin de huidige instructie staat. Instructiecyclus = 1. Haal de instructie op van de geheugenplaats en plaats deze in het instructieregister. 2. Decodeer de instructie (bepaal wat er moet gebeuren). 3. Voer de instructie uit. Besturingseenheid of Control Unit: Bestuurt de instructiecyclus en zorgt dat de stappen goed doorlopen worden. Wat is de eenheid voor de kloksnelheid? MHz (Megahertz). 4.2 Het geheugen Waar kun je het geheugen in onderscheiden? § Extern geheugen (floppy, harddisk) § Intern geheugen
Welke 2 soorten extern geheugen zijn er? § Adresseerbaar (geheugen op schijven) § Niet-adresseerbaar (tape) Spoor = Volledige cirkelbaan op de schijf. Sector = Taartpunt van de schijf. FAT = Tabel waarin wordt bijgehouden waar een bestand staat. Waaruit bestaan de meeste schijven en hoe werken ze? De meeste schijven hebben een oppervlakte van zeer fijn magnetiseerbaar materiaal waarbij op een plekje het magneetje in 2 standen kan laten staan: Noord of Zuid. Zo wordt de waarde van een bit vastgelegd (0 of 1). Hoe werkt dat bij de optische schijf (cd-rom)? Een bit op een optische schijf ligt vast in een putje of juist geen putje. Hoe werkt dat bij magneto-optische schijven? De data worden in een magnetisch medium vastgelegd m.b.v. lasertechnologie (optisch). Noem een voorbeeld van niet-adresseerbaar geheugen en licht toe. Een tape. Hierbij is het onmogelijk om de precieze plek aan te wijzen waar de gegevens zich bevinden. Wat doet het intern geheugen? Het heeft instructies en gegevens snel beschikbaar voor de processor. Waaruit bestaat het intern geheugen? Uit chips waarin de data opgeslagen worden op plaatsen die adresseerbaar zijn. RAM = Het gedeelte van het interne geheugen dat gewist wordt wanneer je de computer uitzet (bijv. tekst in Word die je nog niet opgeslagen had). ROM = Het gedeelte van het interne geheugen dat niet gewist wordt wanneer je de computer uitzet en dient om de computer elke keer op de juiste wijze te laten starten. Welke bits-adressering zit tegenwoordig veel in computers? Een 32-bits-adressering (je kunt hiermee 4 Gb adresseren). Waardoor wordt de snelheid van een computerconfiguratie vooral bepaald? Door de grote van het intern geheugen. Hoe groter het intern geheugen, hoe sneller de computer. Waarin wordt de toegangstijd van intern en extern geheugen gemeten? § Intern geheugen: in honderdennanoseconden (107) § Extern geheugen: in milliseconden (103). Virtueel geheugen = Een truc die de computer uitvoert wanneer je met een bestand werkt dat groter is dan het stuk van het interne geheugen dat voor dat bestand gereserveerd is. Het virtueel geheugen staat op de harde schijf en is dus geen intern geheugen. Cachegeheugen = Een apart geheugen dat ongeveer een factor 50 sneller is dan een normaal intern geheugen. Omdat het Cachegeheugen erg prijzig is, wordt niet al het interne geheugen daarvan gemaakt. Hoe werkt het cachegeheugen? De computer werkt veel met herhalingen. Een instructie die vaak herhaald wordt, wordt in het cachegeheugen gezet en is daardoor sneller wanneer de instructie weer nodig is. 4.3 Busstructuur in de computer Wat is een bus? Een transportsysteem voor elektrische signalen. Via een bus communiceert de processor met de andere onderdelen van een computer. Welke 3 bussen onderscheiden we? § Adresbus § Besturingsbus § Databus
Adresbus = Geeft aan waar de gegevens (bijv. getallen) vandaan moeten worden gehaald of waar ze na berekening moeten worden geplaatst. Databus = Transporteert gegevens. Via de databus kan een waarde vanuit het geheugen naar de processor gehaald worden om mee te rekenen. Besturingsbus = Verzendt signalen die vertellen hoe iets uitgevoerd moet worden. Input Output Controller = Via de IOC worden interne bussignalen doorgestuurd naar de poorten van een computer. Hoe kan de computer met de randapparatuur communiceren? Via communicatiepoorten. Welke poort wordt er gebruikt voor een muis en een printer? § Muis: COM-poort § Printer: LPT
Wat is het verschil tussen een seriële en een parallelle poort? § Serieel: het signaal wordt bit voor bit doorgegeven § Parallel: het signaal wordt in één keer doorgegeven
Wat maakt USB (Universal Serial Bus) mogelijk? USB maakt het mogelijk om allerlei apparaten aan een computer te koppelen, terwijl die aan staat. Welke verschillen zijn er tussen USB en de oudere randapparatuur? § De snelheid van datatransport is bij USB veel hoger § Aan een USB-poort kun je meer dan één randapparaat aansluiten 4.4 Het Von Neumann-principe Wat is het Von Neumann-principe? Als een instructie uit meerdere handelingen bestaat, dan werkt de processor dat allemaal achter elkaar af. Deze afhandeling is sequentieel (op volgorde). Dit is het Von Neumann-principe. Alle computers werken volgens dit principe en hebben dus allemaal dezelfde opbouw. Wat is bottleneck? De vertraging die ontstaat door het Von Neumann-principe. Welke oplossingen zijn er voor de bottleneck? Alle oplossingen tot nu toe werken met meer dan één processor, men spreekt daarom ook wel van multiprocessing. Welke 3 manieren van aanpak zijn er? § Een ondersteunende processor (naast de CVE wordt een extra processor ingebouwd die speciale taken uitvoert) § Een gekoppelde processor (in één processor worden meerdere rekeneenheden en besturingseenheden gebouwd) § Parallelle processoren (de computer bevat 2 of meer processoren, die elk een deel van de instructie uitvoeren)
4.5 Computernetwerken Wat is een server? Een centrale machine waar gemeenschappelijke applicaties en bestanden staan. Wat is een ander woord voor werkstations? Clients. Wat is een wireless netwerk? Een draadloos netwerk. Wat is een peernetwerk? Een netwerk waarin werkstations (peer) bestanden, applicaties en randapparatuur kunnen delen. LAN = Local Area Network. Aan elkaar gekoppelde computers die dicht bij elkaar staan (bijv. in een school). WAN = Wide Area Network. Aan elkaar gekoppelde computers die ver van elkaar afstaan (bijv. in een land). Wat is een protocol? Afspraken voor goede communicatie tussen computers. Welke 3 verbindingen die deel uitmaken van het protocol worden gebruikt? § Simplex (verbinding gebaseerd op één zender en één ontvanger, bijv. televisieverbinding) § Half duplex (verbinding die altijd één kant op gaat, maar de richting kan omgedraaid worden, bijv. walkietalkie) § Full duplex (verbinding waarbij je gelijktijdig zowel zender als ontvanger kunt zijn, bijv. telefoonlijn) Welke 2 soorten signalen kun je onderscheiden? § Analoge signalen (via een golf) § Digitale signalen (via bits) Hoe verloopt het proces bij een digitaal signaal? Er moet een startbit verzonden worden om de andere computer te vertellen dat er een bericht komt. Daarna komen de gegevensbits. Dan volgt er een controlebit (of pariteitsbit) om de ontvangende computer het bericht te laten controleren. Tot slot komt er een stopbit als teken dat het bericht klaar is. Noem een aantal verbindingen. § Twisted pair (in elkaar gedraaide koperdraadjes) § Coaxkabel (televisiekabel) § Microgolven § Infrarood § Glasvezel
Waar zorgt een netwerkkaart voor? Dat elk component aan de bekabeling is gekoppeld. Hoe is de netwerkverbinding in een LAN en een WAN? § LAN -> digitaal § WAN -> analoog (maar steeds meer digitaal) Leg uit wat een modem is. Een moden is een apparaat om een digitaal signaal om te zetten in een analoog signaal en andersom. Modum staat voor ModulatorDEmodulator. Een modulator zet digitaal om in analoog en de demodulator zet analoog in digitaal. Op welke 2 eenvoudige vormen zijn netwerken gebaseerd? § Punt-naar-puntlijn (elke computer in het netwerk is via een eigen lijn met de server verbonden, voorbeeld: sternetwerk) § Multidroplijn (iedere lijn wordt voor meerdere verbindingen gebruikt, voorbeeld: ringnetwerk en busnetwerk) Welke 3 soorten schakeltechnieken zijn er? § Circuit switching (fysieke verbinding en synchrone communicatie) § Message switching (het gehele bericht wordt doorgestuurd van knooppunt naar knooppunt. Geen volledig fysieke verbinding en a-synchrone communicatie) § Packet switching (het bericht wordt in stukjes gehakt en verzonden) Wat is segmentering. Een bericht in allemaal even grote stukjes hakken en verzenden. Wat is desegmentering? Bij ontvangst de stukjes weer in de juiste volgorde zetten. 4.6 Het communicatiemodel Wat is het OSI-model? Het OSI-model bestaat uit 7 lagen: 1. Fysieke laag
2. Datalinklaag
3. Netwerklaag
4. Transportlaag
5. Sessielaag
6. Presentatielaag
7. Applicatielaag Hoofdstuk 5 5.1 Besturing: scooters en computers Interface = De verbinding tussen apparaat en gebruiker. Waardoor ontstonden er besturingssystemen? Vroeger had men hele omslachtige procedures om een programma te verwerken. Op een gegeven moment kwam men op het idee om de computer zelf een groot deel van de bediening te laten doen. Waarom is het bijna onmogelijk om een scooter te voorzien van een besturingsprogramma? De omstandigheden wisselen regelmatig. Denk aan het weer, ander verkeer, overstekende konijnen, etc. Een computer een programma laten verwerken is veel meer standaard. De computer is in feite al een machine die programma’s verwerkt. 5.2 Eisen aan besturingssystemen Welke eisen gelden voor elk besturingssysteem? 1. De processor moet kunnen communiceren met invoer- en uitvoerapparatuur. 2. De processor moet kunnen communiceren met het interne geheugen. 3. Bestanden moeten kunnen worden opgeslagen in het externe geheugen. 4. De gebruikers moeten geïdentificeerd kunnen worden. 5. De computer moet meerdere taken tegelijkertijd kunnen uitvoeren (multitasking). 6. Iedere gebruiker moet voldoende aan bod komen. 7. Iedere gebruiker moet gedeelde randapparatuur kunnen gebruiken. 8. Gegevens moeten beveiligd kunnen worden. Wat is een file / bestand? Een tekenreeks. Wat is een multi-usersysteem? Een systeem met meerdere gebruikers. Vertel wat over Unix. Unix is een besturingssysteem dat in de jaren ’70 werd ontwikkeld voor grote en middelgrote computers. Unix werd een standaard, veel latere besturingssystemen zijn er van afgeleid. Hoe kwamen de computers met diskdrives op de markt? IBM bracht de eerste personal computer op de markt. Een klein bedrijf, Microsoft, werd uitgenodigd om het besturingssysteem te ontwerpen. Het ontworpen programma heette PCDOS (Personal Computer Disk Operating System). Later maakte Microsoft een eigen versie van hetzelfde besturingssysteem op de markt: MSDOS. Wat is uiteindelijk de belangrijkste bijdrage van Microsoft aan de ontwikkeling? Het zetten van een standaard voor pc’s.
5.3 MSDOS en latere besturingssytemen Is er bij MSDOS een mogelijkheid tot multitasking? Nee. Je kunt maar met een enkele gebruiker aan een enkel programma tegelijk werken. Leg uit wat een directory is. Vergelijk de opslag van bestanden op een schijf met een pakhuis. Een gang in het pakhuis is een directory. Waaruit bestaat een naam van een bestand in MSDOS? Uit maximaal 8 tekens, gevolgd door een punt, met weer 3 tekens die aangeven wat voor soort document het is. Noem een aantal extensies van verschillende soorten bestanden. § Worddocument: doc § WordPerectdocument: wpd § Programma: exe § Batchfile/tekstdocument: bat § Systeemfile: sys
Welk teken zet je tussen de verschillende gangen die je door moet lopen om naar het betreffende bestand te gaan? Pad = De lijst van directory’s voor de programmanaam. Hoe kun je het pad laten uitvoeren? Door op de knop ‘enter’ te drukken. Een aantal DOS-commando’s: § Dir -> geeft een lijst van alle bestanden in een directory § A: -> laat je computer kijken naar de A-drive (of B- of C-drive) § Cd -> springt naar de rootdirectory § Cd A:documenten -> springt naar de subdirectory documenten in drive A: § Copy A:jantje B:pietje -> het bestand jantje in de rootdirectory van drive A: wordt gekopieerd naar de rootdirectory van Drive B: en wordt daar pietje genoemd § Del A:*.txt -> er wordt een bestand gezocht dat gewist moet worden § Format A: -> gaat naar de floppydisk en laat zien wat en waar iets staat § Chdsk -> geeft een soort statusrapport van het actieve station § Type A:jantje.txt -> beeldt de inhoud van het bestand jantje op het scherm af
Waarom werden grafische interfaces ontwikkeld? Omdat je perse de commando’s en de varianten daarop moest weten om goed gebruik te kunnen maken van de computer. Apple bracht toen een besturingssysteem op de markt dat grafisch was. Je hoeft alleen maar met de muis op een icoontje te klikken en het commando is gegeven. 5.4 Besturingssystemen nader bekeken Wat is een stuurprogramma / driver? De uitbreiding die nodig is om een stukje hardware met het besturingssysteem te verbinden. Wat is het register? Een lijst waarin de instellingen van alle programma’s staan. Wat is booten? Het proces waarbij de computer, als hij aan wordt gezet, een klein programma (BIOS) opstart dat in een chip is ingebakken. Vertel hoe BIOS werkt. Het programma wordt in het interne RAM-geheugen gezet en uitgevoerd. Het begint met het totale systeem te testen. Daarna kan de rest van het besturingssysteem van floppydisk, harde schijf of cd-rom ingelezen en uitgevoerd worden. Wat is het voordeel van het feit dat BIOS tegenwoordig vaak opgeslagen wordt in een flash-memorychip in plaats van in het ROM-geheugen? Het BIOS kan daarin via een programma opgewaardeerd worden. Wat is een terminal? Een combinatie van toetsenbord en beeldscherm die aan de mainframe is gekoppeld. Een gebruiker mag van de processor gebruik maken en daarna wordt alles wat hij aan het doen was onderbroken en even ergens opgeslagen. Wat is timeslicing? Het wisselen van gebruiker. Wat is spooling? Het opslaan van een opdracht in een wachtlijst totdat je aan de beurt bent. Hoe kun je ervoor zorgen dat gegevens en bestanden niet voor iedereen toegankelijk zijn? M.b.v. wachtwoorden en gebruikersnamen. Waarom is ‘t nodig gevoelige informatie beschermen? Computercriminelen plegen inbraken en hackers plegen inbraken om vervolgens te laten zien dat ze er geweest zijn. Het is dan aan de systeembeheerder zelf om te bepalen dit voortaan onmogelijk te maken. Dit kun je simpelweg doen door een firewall te installeren.