1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology 5JJ20:Computerarchitectuur 2M200:Inleiding Computersystemen Sessie 1(1): inleiding

1/

/ faculty of Electrical Engineering

eindhoven university of technology

5JJ20: Computerarchitectuur2M200: Inleiding Computersystemen

Sessie 1(1):inleiding

1/



Huishoudelijke mededelingen• Docenten: Ad Verschueren & Michael Franssen

• Vak ‘homepage’:

http://www.ics.ele.tue.nl/averschu/com

parch/– uitgebreide studiewijzer– practicum handleiding– programmatuur voor practicum laptop!– powerpoint sheets van college

1/



Onderdelen van de cursus• College: 2 (INF/TM) of 4 (EIT) uur/week• Practicum: 6 x 3 uur (INF/TM) of 5 x 4 uur

(EIT)– Zalen EH 9.05 en EH 9.19– 2 studenten per groepje, 1 laptop !– Zie roosters voor tijden…

• Terugkoppeling: 1 uur/week– Gepland voor EIT…

• Zelfstudie: minimaal 2 uur/week !

1/



Doel van dit vak• Bruikbare basiskennis computerarchitectuur• Richten op raakvlak ‘hardware’ - ’software’:

– Processor bezien vanuit software‘instructieset architectuur’ en ‘assembleertalen’

– Processor bezien vanuit hardwarecomputer- en processor ‘architectuur’, geheugens,in- en uitvoer

– Ondersteuning ‘hogere’ talen en besturingssystemenspeciale instructies en geheugen-’modellen’,programma-onderbrekingen en parallelle processen

1/



En dan nog dit...• Examen in deelexamens voor INF/TM:

– In tussenweek over weken 1-5, minimaal 5,0 halen!

– Eind wintertrimester over weken 6-10plus herkansing over weken 1-5punt is gemiddelde van niet afgerondde deelpunten

– Volledige herkansing halfweg lentetrimester

• Oefenopgaven in boek van Tanenbaum– Aan het eind van ieder hoofdstuk: maak ze!– Vragen en uitwerkingen tijdens terugkoppeling...

1/



De ‘computer’ is al heel oud...• Mechanische rekenmachine (Pascal): 1642

– Alleen + en –– * en ÷ rond 1670

(von Leibnitz)

• Mechanische computer (Babbage): 1834– Ponskaart in- en uitvoer, programma op

ponskaarten– 1000 getallen geheugen

1/



De ‘Von Neumann-machine’: 1952• Binair rekenen met 40 bit getallen• Programma en gegevens in een geheugen

Geheugen

Besturing

Aritmetische en logische

eenheid (ALU)Invoe

r

Uitvoer

Accumulator

Dit alles met vacuumbuize

n!

Dit alles met vacuumbuize

n!

1/



De PDP-8: een 12 bits minicomputer• Circa 1965: losse transistoren, ‘slechts’ $16000• Belangrijkste vernieuwing: de ‘bus’

CPU Geheugen

Console-

teminal

Pons-band I/O

AndereI/O

De ‘Omnibus’

1/



De eerste microprocessor: Intel 4004• 15 november 1971

• 2300 transistors

• 4 bits processor,4096 byte programma,640 x 4 bit gegevens

• 60000 instructies/sec

• Voor zakrekenmachine!

1/



De toekomst: de ‘wet van Moore’• Voorspelling in 1965 door oprichter van Intel:

“aantal transistoren per chip verdubbeldiedere 18 maanden” (60% groei per jaar)

Aantal bits op geheugenchips,‘K’ = 1024, ‘M’ = 1048576

1/



We vinden processoren overal...• “Zingende wenskaart”: computer van 50 cent!• “Embedded” in apparatuur: 1..10 gulden• Spelcomputer/PC:

100..1000 gulden

Intel Pentium-Pro:5,5 miljoen transistoren,600 miljoen instructies/sec.

Intel Pentium-Pro:5,5 miljoen transistoren,600 miljoen instructies/sec.• Weersvoorspelling: 10 miljoen gulden monster

1/



Lagen in een computer• Computers en op te lossen problemen

complex

• Deel ze op in gestapelde lagen of schillen:– Iedere laag/schil gebruikt onderliggende lagen– … voegt nieuwe functies toe– … vormt een nieuwe (‘virtuele’) machine– … kent eigen ‘machinetaal’ voor het beschrijven

van het op te lossen probleem

1/



Echte computer M0met machinetaal T0

Niveau 0

Virtuele machine M1met machinetaal T1

Niveau 1

Virtuele machine M2met machinetaal T2

Niveau 2

Virtuele machine Mnmet machinetaal Tn

Niveau n

Programma’s in T0 worden direct door electronica uitgevoerd

Programma’s in T1 worden eerst vertaald in T0, of geinterpreteerd door een programma op M0

Vertaling in Tx:geschikt maken voor (directe) uitvoering op Mx

Vertaling in Tx:geschikt maken voor (directe) uitvoering op Mx

Interpretatie op Mx:Tx programma op Mx ‘leest’ hoger niveau programma en voert het stap voor stap uit

Interpretatie op Mx:Tx programma op Mx ‘leest’ hoger niveau programma en voert het stap voor stap uit

1/



MicroarchitectuurNiveau 1 Hardware

Instructiesetarchitectuur

Niveau 2 Interpretatie

(‘microprogramma’)of directe uitvoering

Besturingssysteemmachine

Niveau 3 Gedeeltelijke interpretatie

AssembleertaalNiveau 4 Vertaling (assembler)

Probleemgerichte taal

Niveau 5 Vertaling (compiler)

Digitale logicaNiveau 0 Hieronder: elektronische

componenten!

Niveaugrenzenverschuiven

steeds!

1/



De lagen 0..2:• Digitale logica: schakeltechniek!• Microarchitectuur: ‘datapad’ binnen processor

– ‘registers’, ‘rekenorganen’ en ‘bussen’– per ‘klok’ uitgevoerde bewerkingen– eventueel ‘besturing’ om complexe bewerkingen

op te delen over meerdere klokken (‘microprogramma’)

• Instructiesetarchitectuur: zo gebruik je ‘m– beschikbare instructies (basisbewerkingen)– geheugens en invoer/uitvoer

1/



De lagen 3..5:• De besturingssysteemmachine: VIRTUEEL

– Voegt algemeen bruikbare complexe functies toe– Is al vertaald uit assembleer- en/of hogere taal

• Assembleertaal: een-op-een met instructies– Symbolische namen in plaats van getallen!

• Hogere talen: concepten i.p.v. instructies– Standaard talen: BASIC, C, Java, LISP, Fortran– Applicatietalen: databases, symbolische wiskunde

Documents

1/1/ / faculty of Electrical Engineering eindhoven university of technology 5JJ20:Computerarchitectuur 2M200:Inleiding Computersystemen Sessie 1(1): inleiding