3a: Bus, klok - samenwerken componenten

• Informatica
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4-6

We hebben geleerd over:

• 3-lagenmodel: Fysieke, logische en toepassingslaag
• Hardware-componenten: Processor, SOC, moederbord
• Von Neumannarchitectuur

In deze les:

Bus: adres-, data-, controlbus

CPU: FDE-cycle

Klok: Verwerkingssnelheid

Kahoot: Von Neumann

Een computer kun je schematisch voorstellen. Bekijk hier het filmpje (0:48 min)

Elk onderdeel werkt op zich zelfstandig, maar moet natuurlijk kunnen communiceren met andere onderdelen. Alle 0-en en 1-en reizen via de BUS: Kabels of sporen (tracks), die de onderdelen verbinden.

Hoe breder de bus is, dus hoe meer verbindingen, hoe sneller je computer is.

Laat zien wat voor busverbinding ik heb op de laptop: 64-bits OS, x64-processor. Dit is niet 2 keer zo groot als een 32-bit processor, maar 2 tot de macht 32 keer meer.

We gaan terug naar Het kloppend hart op de micro:bit

Bij welke stappen gaat data over de bus?

1. Het programma wordt naar het geheugen gekopieerd
2. Het programma is een reeks instructies
3. 1 voor 1 haalt de CPU de instructies uit het geheugen en voert ze uit
4. Het resultaat wordt weer in het geheugen gezet
5. Dan wordt het resultaat naar de uitvoer gestuurd

Je gaat van Enigma - Computerarchitectuur maken: Aandeslag 2

Je tekent een schema van de bussen en het verloop van een leestransactie. Je tikt een letter in op je toetsenbord. Wat gebeurt er met deze data? Hoe komt de data op je scherm?

Bekijk eerst het filmpje van de paragraaf over communicatie

In de buffer van het toetsenbord komt een melding voor de controlbus dat er data klaarstaat voor de CPU. Als er plek is op de bus gaat het adres van de CPU en de data op de bus. De CPU herkent zijn adres en haalt de data binnen. Vervolgens moet de CPU een schrijftransactie doen naar het scherm. Bekijk het filmpje van Communicatie evt.

02:08

Databus

Adresbus

Controlbus

Waar de data heen moet

De gegevens die verstuurd worden

Wanneer de data verstuurd wordt

Zonder de bus kunnen de onderdelen niet samenwerken.

Een ander onderdeel wat ook heel belangrijk is, is de klok.

Als je naar de specs kijkt van een computer, zie je vaak staan....GHz. Zo vaak kan een CPU transacties uitvoeren. 

Mijn laptop: 2.6-2.7 GHz= 2.600 MHz = 2.600.000 kHz = 2.600.000.000 transacties per seconde. De klok wordt aangestuurd door de controlbus

Dus zoveel cycli kunnen er uitgevoerd worden.

Op deze fetch - decode- execute cyclus gaan we een volgende les dieper in

Zoek op hoeveel transacties de micro:bit kan verwerken per seconde

micro:bit: 64MHz = 64.000.000

Alle informatie, die in een computer heen en weer gaat, gaat in de vorm van stroompjes, die weergegeven worden als bits. Die worden verstuurd en ontvangen via kabels of sporen (tracks)

Kijk of je tracks kunt zien op de micro:bit

Je gaat opdracht Aandeslag5 doen

Voorbereiden toets:

Weten:

Onderdelen van de bus en hun functie

Kloksnelheid

Leren: Enigma - busarbiter en klok

In deze video zie je een animatie hoe een CPU instructies uitvoert, die op de instruction stack staan. Hoe de gegevens vanuit de RAM in de registers gezet worden en hoe de ALU operaties uitvoert en het resultaat weer in RAM zet.

DMA: Direct Memory Access en cache geheugen: Interessant om te lezen

Om DMA te begrijpen, moet je weten wat interrupts zijn.

CPU