ca1-1

1
Les 1 Inleiding
Computer Science is a science of abstraction -creating the right model for a problem and devising the appropriate mechanizable techniques to solve it. - A. Aho and J. Ullman
2
Overzicht

• Een beetje geschiedenis
• Het von Neumann model
• Logisch zicht
• Fysiek zicht
• Abstractieniveaus in computersystemen
• Architectuur vs. organisatie
• Hardwarecomponenten

3
Een beetje geschiedenis

• Computer rekenaar
• Materiële ondersteuning van rekenen is zeer oud
• Essentieel bij deze ondersteuning algoritme

een recept om via een opeenvolging van kleine
transformaties een resultaat te berekenen
4
Algoritme
controle
Toestand
5
Uitvoering van een algoritme
controle
transformaties
1181 237
toestand
1
8
6
Automatiseringsgeschiedenis

• Automatisering van de toestand extern
  toestandsgeheugen
• Vingers, keitjes, knoopjes
• Telraam (13e eeuw China)
• geschreven symbolen

Wolfsbeenderen 5000 v.C. Steentijdperk
7
Automatiseringsgeschiedenis

• Automatisering van de transformaties
• Zeventiende eeuw
• Rekenlat (1622)
• Mechanische calculatoren

1673 producten Gotfried Leibniz
1642 sommen Blaise Pascal
1622 William Schickard
8
Automatiseringsgeschiedenis

• Automatisering van de controle
• Jacquardweefgetouw met ponskaarten (begin 19e
  eeuw)
• Babbage eerste samenvoeging van toestand,
  transformatie en controle in één model.

Speeltrommel beiaard 1659, Belfort Gent
9
The difference engine
1822- 6 decimalen Eenvoudige wiskundige
bewerkingen
Charles Babbage (1791-1871)
http//www.youtube.com/watch?v0anIyVGeWOI
http//www.youtube.com/watch?vBlbQsKpq3Ak
10
The analytical engine
Charles Babbage (1791-1871)
Ada Lovelace (1815-1852)
1837-
11
Automatiseringsgeschiedenis

• Echte doorbraak in de automatisering van de
  controle
• Ontwikkelingen in de telefonie (begin 20e eeuw)
• Konrad Zuse eerste elektromechanisme computer
  Z1 (1938-1943, 1989)
• Mauchly Eckert eerste computer ENIAC
  Electronic Numerical Integrator And Computer
  (1946)
• John von Neumann eerste stored program computer
  EDVAC (1949)

12
Z-1 (1938-1943,1989-) Mechanisch
Konrad Zuse (1910-1995)
1 vermenigvuldiging 5s
13
Z-3 (1941) met relais
Eerste volwaardige elektromechanische computer
Plankalkül (1945)
Rekende binair
Vermenigvuldiging 3s
Deutsches Museum in München
14
Harvard Mark I (1944) met relais
IBM automatic sequence controlledcalculator
(ASCC)
Howard Aiken (1900-1973)
Optelling 6s
15
Eerste bug 9 september 1947 Mark II
16

• I think there is a world market for maybe five
  computers

1943
Thomas Watson (1874 - 1956) IBM Chairman
17
ENIAC Electronic Numerical Integrator And
Computer (14 feb 1946)
Mauchly
Eckert
23 m2, 30 ton, 17468 buizen, 200 kW
14 vermenigvuldigingen per s
18

• "Computers in the future may weigh no more than
  1.5 tons.
• Popular Mechanics, 1949

19
Programmeren van de ENIAC
20
Logisch zicht ENIAC
Transformaties
rekeneenheid
controle
Toestand
programma
gegevens
21
Electronic Discrete Variable Automatic Computer
EDVAC
1949
John von Neumann (1903-1957)
300 vermenigvuldigingen per s
22
Logisch zicht EDVAC
computer
Transformaties
rekeneenheid
controle
Toestand
programma
gegevens
geheugen
23
Overzicht

• Een beetje geschiedenis
• Het von Neumann model
• Logisch zicht
• Fysiek zicht
• Abstractieniveaus in computersystemen
• Architectuur vs. Organisatie
• Hardwarecomponenten

24
Von Neumann-machineLogisch zicht
Geheugen
data
instructies
25
Von Neumann-machineFysiek zicht
Controle
cache
klok
registers
Invoer/Uitvoer
26
Overzicht

• Een beetje geschiedenis
• Het von Neumann model
• Logisch zicht
• Fysiek zicht
• Abstractieniveaus in computersystemen
• Architectuur vs. organisatie
• Hardwarecomponenten

27
Abstractieniveaus

• Een computersysteem bestaat uit een hiërarchie
  van lagen
• Elke laag heeft een goed gedefinieerde interface
  naar de bovenliggende en onderliggende lagen
• Essentieel bij de ondersteuning van opwaartste
  compatibiliteit

28
Lagen
Toepassingsprogrammas
Hoog-niveauprogrammeertalen
Machinetaal
Datapad Controlepad
RTL-niveau
Poortnetwerken
Transistors en verbindingen
29
Lagen
Toepassingsprogrammas
Door de programmeur Door codegeneratoren
Hoog-niveauprogrammeertalen
Machinetaal
Datapad Controlepad
RTL-niveau
Poortnetwerken
Transistors en verbindingen
30
Lagen
Toepassingsprogrammas
Hoog-niveauprogrammeertalen
Door de compiler ( vertaler)
Machinetaal
Datapad Controlepad
RTL-niveau
Poortnetwerken
Transistors en verbindingen
31
Lagen
Machinetaal
Controle-eenheid
Datapad Controlepad
32
Lagen
Datapad Controlepad
Micro-architectuur
RTL-niveau
33
Lagen
Toepassingsprogrammas
Hoog-niveauprogrammeertalen
Machinetaal
Datapad Controlepad
RTL-niveau
VHDL-compiler
(vhsic hardware description language)
Poortnetwerken
Transistors en verbindingen
34
Lagen
Toepassingsprogrammas
Hoog-niveauprogrammeertalen
Machinetaal
Datapad Controlepad
RTL-niveau
Poortnetwerken
Chip-ontwerper Routing-software
Transistors en verbindingen
35
Overzicht

• Een beetje geschiedenis
• Het von Neumann model
• Logisch zicht
• Fysiek zicht
• Abstractieniveaus in computersystemen
• Architectuur vs. organisatie
• Hardwarecomponenten

36
Lagen
Toepassingsprogrammas
Hoog-niveauprogrammeertalen
Machinetaal
Datapad Controlepad
RTL-niveau
Poortnetwerken
Transistors en verbindingen
37
Architectuur vs. Organisatie
zichtbaar
Architectuur
Hardware/software interface
Organisatie
onzichtbaar
38
Compatibiliteit
Toepassingsprogrammas
Hoog-niveauprogrammeertalen
Binaire compatibiliteit
Machinetaal
Hardware 1
Hardware 2
Hardware 3
39
Compatibiliteit
Toepassingsprogrammas
Broncodecompatibiliteit
Hoog-niveauprogrammeertalen
Machinetaal1
Machinetaal2
Machinetaal3
Hardware 1
Hardware 2
Hardware 3
40
Platform
Toepassingsprogrammas
Besturingssysteem
Machinetaal
Hardware
41
Porteren
Toepassingsprogrammas
Hoog-niveauprogrammeertalen
porteren
OS 1
OS 2
Machinetaal 1
Machinetaal 2
Hardware 1
Hardware 2
Platform 1
Platform 2
42
Emulatie
Toepassingsprogrammas
Hoog-niveauprogrammeertalen
Machinetaal 1
Emulatie
Machinetaal 2
Hardware
43
Java Virtuele Machine
Toepassingsprogramma
Java (java-files)
Java bytecode (class-files)
Java virtuele machine (JVM) Interpreter
(vertolker)
Machinetaal
Hardware
44
Java Virtuele Machine
Toepassingsprogramma
Java (java-files)
Bytecodecompatibel
Java bytecode (class-files)
JVM 1
JVM 2
JVM 3
Machinetaal1
Machinetaal2
Machinetaal3
Hardware 1
Hardware 2
Hardware 3
45
Voorbeelden interpreters

• Java virtuele machine
• .NET
• Visual Basic interpreter
• Web-browser
• Postscript interpreter
• Pdf-interpreter
• Perl interpreter
• Lisp, Prolog

46
Overzicht

• Een beetje geschiedenis
• Het von Neumann model
• Logisch zicht
• Fysiek zicht
• Abstractieniveaus in computersystemen
• Architectuur vs. organisatie
• Hardwarecomponenten

47
Moederbord
48
Processor
49
Socket
50
Koeler
51
Warmtegeleiding
52
Chipset
Integreert verschillende functies
klokgenerator, busregelaar, timer,
onderbrekingsregelaar, DMA-regelaar, klok,
toetsenbordregelaar
53
Systeemarchitectuur
54
Geheugenmodules
55
Geheugemodules op het moederbord
56
PCI-kaart (Peripheral Component Interconnect)
57
PCI-slots
58
PCI express
59
PCI-Express slots
60
Harde schijf
61
EIDE (Enhanced Integrated Device Electronics)
62
Harde schijf met EIDE connector
63
Harde schijf met SATA connector
64
Videokaart
NVIDIA GeForce 9800 GTX
65
Moederbord
Processorslot
Chip-set
PCI-slots
Geheugenslots
IDE
SATA
66
Pauze