Hoofdstuk 3 en 4

Hoofdstuk 3

Gespecialiseerde computers: kun je alleen voor een bepaalde functie gebruiken.
PC/Personal Computer: kun je voor vele verschillende doeleinden gebruiken.
Computer: algemeen toepasbaar informatie verwerkend systeem: gebruiker voert gegevens in via een toetsenbord, muis enz
3 belangrijkste onderdelen: een processor, het geheugen, de verbindingen.

CVE (CPU): centrale verwerkingseenheid (Central Processing Unit): ander woord voor processor: de kern van de computer die al het werk doet.
Processor: voert alle instructies van een programma uit: instructies werken op gegevens: instructies en gegevens worden uit het interne geheugen gehaald.


Processor: bestaat uit de rekenkundige eenheid, de logische eenheid, een aantal registers en de besturingseenheid.
Rekenkundige en logische eenheid: voeren rekenkundige bewerkingen uit en vergelijkt waarden.
Registers: tijdelijke opslagplaatsen voor instructies en gegevens.
IR: instructieregister: staat de huidige instructie in.
Program Counter: register die aangeeft waar de instructies staan.

Compiler: een programma die een opdracht in machinetaal vertaald.
Machinetaal: eenvoudige instructies: LAAD, SLA OP, OPTELLEN, AFTREKKEN…
Processor: kan een instructie coderen: elke instructie heeft een code in enen en nullen.
Besturingseenheid: bestuurt de instructiecyclus en zorgt ervoor dat de stappen goed verlopen.
Instructiecyclus:
• Haal de instructie op van het geheugen en plaats deze in het instructie register
• Decodeer de instructie (bepaal wat er moet gebeuren)
• Voer de instructie uit
• Verhoog de Program Counter (zo ga je weer verder met stap 1 voor de volgende instructie.)
ALU: Arithmetic and Logic Unit: heeft een schakeling voor het optellen: bij de optel instructie worden dan register 1 en register 2 met elkaar verbonden.


Snelheid van de computer: hangt af van de snelheid waarmee de klok tikt: klok tikt in MHz of in GHz(1000x sneller dan MHz)
Processor: wordt al jaren steeds sneller gemaakt: door overdrive(de kloksnelheid wordt sneller gemaakt maar dit werkt niet erg goed omdat de meeste programma’s daar niet op zijn ingesteld) en door grotere registers.
Snelheid processor: lijkt alsof het per jaar ongeveer verdubbeld.
Definities van snelheid:
FLOPS: Floating Point operations
MIPS: Miljoenen Instructies Per Seconde
ICICOMP: IComp Intel COmparative Microprocessor Performance Index

Geheugen: kun je opdelen in extern en intern geheugen.
Computer: kan veel sneller werken met het interne dan met het externe geheugen, daarom hoe groter het geheugen, hoe sneller de computer.

Extern geheugen: memory sticks, diskette, harde schijven.
Extern geheugen: adresseerbaar en niet-adresseerbaar.
Adresseerbaar geheugen: de plek waarop de gegevens staan is goed aan te wijzen: bijv. een schijf, die is onderverdeeld in sporten/tracks en sectoren: door die te nummeren kan er een adres gegeven worden, zodat de gegevens snel zijn te vinden.
Niet-adresseerbaar: de plek waarop de gegevens staan is onmogelijk aan te wijzen: je moet hem steeds weer van voren af aan afspelen.


Intern geheugen: chips waarin de data opgeslagen worden op plaatsen die adresseerbaar zijn (dus elk adres heeft weer een nummer): de computer heeft dit nodig om instructies en gegevens snel te kunnen laden voor de processor.
Intern geheugen v/d PC: bevat programma’s die je op dit moment in gebruik hebt, dus als je de computer uit zet gaat het verloren: RAM.
RAM: Random Acces Memory: willekeurig toegankelijk geheugen: wordt gewist als je de computer uitzet of als hij vast loopt.
ROM: Read Only Memory: wordt niet gewist bij het uitzetten van de computer: dient voor het op de juiste wijze opstarten van een computer.

Programma: als die heel groot is staat alleen de functie die je gebruikt in het interne geheugen. Als je een andere functie gaat gebruiken, moet die eerst van de harde schijf worden gehaald.

Virtueel geheugen: staat op de harde schijf, wordt gebruikt als het programma groter is dan het interne geheugen dat daarvoor is gereserveerd.

Cache-geheugen: apart geheugen om het interne geheugen nog sneller te maken. door een instructie dat vaak herhaald wordt vanuit het interne geheugen naar het cache-geheugen te brengen, daardoor kan die sneller geladen worden..

De bus: een transportsysteem voor elektrische signalen: de bedrading van de computer in geleidende strips (van koper) op de printplaat.
Processor: wordt op de bus aangesloten: verbindingen van zilver: geleid beter dan koper.
3 bussen: adresbus, databus, besturingsbus.
Adresbus: wordt gebruikt om aan te geven waar de gegevens weg moeten worden gehaald of moeten worden geplaatst.
Databus: wordt gebruikt om gegevens te transporteren.
Besturingsbus: via hier worden signalen verzonden over hoe iets moet worden uitgevoerd.

Alles loopt op de maat van de klok.

IDE: Intergrated Drive Electonics: de standaardaansluiting voor harde schijven en andere schijfeenheden (cd-rom-speler).
ATA: Advanced Technology Attachment: hetzelfde als IDE.
PCI: Peripheral Component Interconnect: speciale bus voor het aansluiten van videokaarten, geluidskaarten of netwerkkaarten.
Input Output Controller: stuurt interen signalen van de muis, printer, scanner enz. door naar de poorten van de computer en andersom.

Communicatiepoorten: seriële en de parallelle poort: bijna uitgestorven omdat je er maar een beperkt aantal data kan verzenden + je kan er geen apparaten aan koppelen terwijl die aanstaat.
Seriële poort: de bitjes worden na elkaar verstuurd.
Parallelle poort: een byte wordt tegelijk verstuurd, door acht aansluitpunten.

Moderne communicatiepoorten: USB en FireWire.
USB: Universal Serial Bus: een van de laatste ontwikkelingen op dit gebied (sinds 1995): maakt het mogelijk om allerlei apparaten aan een computer te koppelen terwijl die aanstaat + de snelheid van de datatransport is heel hoog.
USB-poort: kan een aangesloten apparaat ook van stroom voorzien + je kunt er meer dan één randapparaat aan aansluiten, dat kan bij die oude poorten niet.
FireWire: andere technologie voor het aansluiten van randapparatuur: transportsnelheden zijn groter dan bij USB.


Von Neumann-principe: de processor kan maar één instructie tegelijk afhandelen: daarom werkt de processor ze allemaal achter elkaar af: Von Neumann-bottleneck genoemd, omdat het zoveel vertraging oplevert.
Von Neumann-bottleneck: geen echte oplossing voor: er zijn wel een aantal middelen bedacht die het probleem verminderen:
• Een ondersteunende processor: die voert speciale taken uit.
• Een gekoppelde processor: in één processor worden meerdere rekeneenheden en besturingseenheden gebouwd.
• Parallelle processoren: de computer bevat twee of meer processoren die het werk verdelen.

BIOS: Basic Input Output System: start op als je de computer aanzet:
• voert een testprogramma uit op het interne geheugen, de harde schijf en andere componenten(zoals USB poorten)
• verricht tientallen taken die nodig zijn om een toepassingsprogramma te kunnen starten
• test of de geluidskaart en de videokaart correct werken.
• Leest na de test de programma onderdelen die nodig zijn en plaatst die in het interne geheugen: de driver-programma
• Daarna wordt als eerste de harde schijf geactiveerd

BIOS: bepaald de standaardvolgorde van de activering van de diverse componenten.
BIOS: blijft na de start actief om de signaleringen tussen de onderdelen te blijven aansturen.



Hoofdstuk 4

Besturingssysteem: een programma dat ervoor zorgt dat je op een gemakkelijke manier de computer kunt gebruiken: het beheert de toepassingsprogramma’s en de documenten; je hebt het niet nodig, maar het is bijna onmogelijk om zonder te werken.

Oude computers: hadden geen besturingssysteem: je zet ze aan zonder dat ze echt opstarten, je kunt een programma laden van een schijfje en uitvoeren: bij het uitvoeren kwam het uit een printer.
Besturingssysteem: ontwikkeld omdat het handiger was dat de programma’s al aanwezig zouden zijn op de computer: daarom is het Operating System: bijv. Windows en Mac OS.

Besturingssysteem: 2 hoofdfuncties: beheer van hardware en beheer van software: je kunt veel programma’s tegelijkertijd open hebben dus ze moeten de hardware verdelen.
Hardware: bestaat minimaal uit een processor, intern geheugen en een vorm van invoer- en uitvoer apparatuur (+ bij de PC een extern geheugen en allerlei randapparatuur).
Randapparatuur: heb je ook nodig: bijv. afdrukken: besturingssysteem coördineert de aanvragen en regelt dat de computer effectief en efficiënt blijft werken.

Besturingssysteem: beschikt minimaal twee basisfuncties: de invoer uit een of ander apparaat, de uivoer verzorgen.
Besturingssysteem van de computer komen nog wat bij: besturen van randapparten, informatie in bestanden ordenen, zorgen dat programma’s tegelijkertijd kunnen werken, gebruikers een interface bieden, vele gebruikers in grote computersystemen bedienen.

4 typen besturingssystemen:
Real-time besturingssystemen: worden gebruikt om computersgestuurde machines, meetinstrumenten en industriële systemen te besturen.
Single-user, single-tasking systemen: bedoeld voor één gebruiker die één taak uitvoert.

Single-user, multi-tasking systemen: bedoeld voor één gebruiker die meerdere taken kan uitvoeren.
Multi-user besturingssystemen: laat verschillende gebruikers tegelijkertijd het computersysteem ieder hun eigen programma uitvoeren.

Besturingssysteem: komt in zeer verschillende omvang voor: voor computergestuurde systemen, voor kleine digitale apparaten, voor personal computers, voor netwerkcomputers.
Besturingssystemen van digitale apparaten: bieden de mogelijkheid de functies gemakkelijk uit te breiden, maar zorgen ervoor dat de eerste functie zeker werkt.
PC: besturingssysteem geïnstalleerd op het externe geheugen: bijv. Windows.

Beheertaken van het besturingssysteem: gebruikersinteractie, programma-invoer-uitvoer, apparatuursturing, geheugenbeheer, processorsturing, hardwaresignalering.
Beheerstaken: kun je ook als lagen in het besturingssysteem zien: in de onderste laag (1) worden apparaten elektronisch aangestuurd, in de bovenste laag (6) is de interface voor de gebruiker.
Laag 6: gebruikers en toepassingen
Laag 5: communicatie tussen programma’s
Laag 4: aansturing van randapparatuur
Laag 3: geheugenbeheer
Laag 2: processorbeheer
Laag 1: hardwaresignalering

Besturingssysteem: regelt een heleboel dingen als jij met een programma werkt:

Stap Actie gebruiker Beheertaken Acties besturingssysteem
1 Start het programma Hardware, Proces, Geheugen, Apparatuur lees het programma van het externe geheugen
plaats het programma in het interne geheugen

start het programma
2 Activeer met de muis een menukeuze Hardware, Proces, Apparatuur, Invoer/Uitvoer, Gebruiker lees de invoerpositie van de muis en de klik-activering
geef de invoer door aan het programma
3 Voer een gegeven in Hardware, Proces, Apparatuur
Invoer/Uitvoer, Gebruiker lees de toetsaanslagen van het toetsenbord
geef die door aan het programma
lees uitvoer van het programma
geef uitvoer door naar het uitvoerapparaat (scherm)
4 Activeer de toets documentopslag Hardware, Proces, Apparatuur, Invoer/Uitvoer, Gebruiker lees de toetsaanslag
geef die door aan het programma
ontvang de schrijfopdracht
schrijf het document in het externe geheugen
5 Sluit het programma Hardware, Proces, Geheugen, Apparatuur, Invoer/uitvoer stop het programma
geeft het interne geheugen vrij
sla de instellingen op

BIOS: verzorgt de hardwarebeheer: test bij het opstarten de werking van alle hardwareonderdelen: zie hoofdstuk 3.


Processorbeheer: verdeeld de processortijd: elk proces en elke applicatie krijgt de tijd die nodig is om goed te kunnen functioneren: processortijd wordt effectief en efficiënt benut.
Applicatie: gebruikersproces dat bestaat uit een groot aantal deelprocessen die afzonderlijk worden gestart en beëindigd: bij een multi-tasking systeem worden ze parallel uitgevoerd.
Proces: een serie programma-instructies die samen een actie uitvoeren voor een applicatie van een gebruiker.
Interrups: signalen die door de hardware of software naar de centrale processor worden gestuurd en daarmee het actieve proces van dat moment onderbreken, om er later mee verder te gaan.
Procesgegevens: worden vastgelegd in het process control block.

Geheugenbeheer: twee taken:
• Genoeg geheugenruimte toewijzen aan elk proces om uitgevoerd te kunnen worden en het geheugen van elk ander proces af te schermen: het geheugenbeheer programma moet geheugengrenzen afbakenen en bewaken voor de verschillende besturingsprogramma’s
• De verschillende typen geheugen in het systeem moeten optimaal gebruikt worden: snelle uitwisselingen tussen instructies en gegevens tussen het interne en externe geheugen zijn van groot belang.

Driver: een specifiek stuurprogramma voor de benutting van een randapparaat.
Buffers: opslagplaatsen om op tijd de gegevens klaar te hebben: als de buffer vol is wordt de inhoud overgebracht naar het interne geheugen om verder verwerkt te worden.

API: Application Programmers Interface: bevat een lijst van procedures die je kunt aanroepen om het besturingssysteem iets te laten doen.

Queue: een wachtrij: bijv. bij de printer.

Gebruikersinterface: de wijze waarop een gebruiker kan bedienen: heeft ook een API met procedure aanroepingen.
GUI: Graphical User Interface: de gebruikersinterface in het engels.

Computers: worden steeds sneller: maar bij sommige processen helpt een snelle computer niet: dan kun je meerdere processoren gaan gebruiken, die het werk verdelen: parallelle verwerking.
Besturingssysteem: moet bepalen welke processen parallel kunnen worden uitgevoerd.