Examen vragen computertechniek januari  2010-2011

HOOFDSTUK 2

1.    Wat is een mainframe? Waar wordt een mainframe ingezet?

Een mainframe is een zéér krachtige computer, waar honderden tot duizenden gebruikers gelijktijdig op kunnen werken. Vaak wordt een mainframe bij een groot bedrijf ingezet voor het werk aan een enkele applicatie, zoals transactieverwerking bij een bank, waarvoor de gebruikers aan het mainframe worden verbonden via een terminal.

2.    Wat betekent ‘lock-stepping technologie?’ Waar wordt dit toegepast?

Typisch voor recentere mainframe modellen is het gebruik van lock-stepping technologie (bij recentere mainframe modellen) : eenzelfde bewerking wordt gelijktijdig door twee processoren – of achtereenvolgens door dezelfde processor – uitgevoerd, en het resultaat wordt vergeleken. Indien dit resultaat identiek is, wordt het als foutloos aanzien en goedgekeurd. Deze doorgedreven vorm van foutcontrole is één van de redenen waarom mainframes zo betrouwbaar zijn.

3.    Geef 4 verschillen tussen een mainframe en een supercomputer.

·Supercomputers hebben tot taak om zeer complexe en uitgebreide rekentaken te vervullen, terwijl mainframes voornamelijk voor grote input/output taken en voor intensieve gegevens- verwerking worden ingezet. Zo gebeurt bijvoorbeeld de besturing van een kerncentrale met behulp van een super- computer, terwijl de financiële transacties bij een bank door een mainframe worden uitgevoerd.

·                  Supercomputers hebben nood aan een enorm uitgebreid werkgeheugen, terwijl mainframes niet zonder een zeer uitgebreide permanente gegevenslopslag kunnen.

·Supercomputers worden op maat gebouwd en ontworpen voor één specifieke taak in één specifieke omgeving, terwijl mainframes meer serieproducten zijn. In ons land zijn dan ook maar enkele supercomputers aanwezig, terwijl tientallen bedrijven in België gebruik maken van mainframes.

·Mainframes gebruiken hulp-processoren voor typische input/output opdrachten los van de hoofdprocessor, terwijl supercomputers deze bijkomende processoren mee inzetten voor het echte rekenwerk ter ondersteuning of aanvulling van de hoofdprocessor.

4.    Geef een beknopt overzicht van de geschiedenis van de programmeertalen.

Eerste generatie : machinetaal

Tweede generatie : assemblertaal

Derde generatie : de hogere programmeertalen

Vierde generatie : niet-procedurele en objectgeoriënteerde programmeertalen

5.    Wat voor soort programmeertaal is Java? Leg dit soort programmeertaal uit.Waarom wordt Java tegenwoordig veel toegepast?

De bekendste object-georiënteerde programmeertalen zijn C++, Visual Basic, Java en XML. Vooral die laatste twee programmeertalen nemen de laatste jaren een hoge vlucht, aangezien ze platform-onafhankelijk zijn, wat wil zeggen dat programma’s geschreven in Java of XML kunnen draaien op verschillende besturingssystemen. Dat is vooral belangrijk voor toepassingen die beschikbaar zijn via het internet, of op een computernetwerk waarin verschillende types besturingssystemen draaien.

6.    Teken(Amerikaanse of Europese symboliek) één van de logische poortschakelingen die u terug vindt op blz. 2-8 en stel de waarheidstabel op.

AND                  C = waar als A en B tegelijk waar zijn

7.    Teken een NOR-poort aan de hand van de 3 basispoorten.

8.    Teken een XOR-poort aan de hand van de 3 basispoorten.

9.    Wat is ESD?

Antistatische Polsbandje,onderlegger,verpakking, steekmat,aanraken randen

ESD kortsluiting,varvang onderdeel in geheel,Cond.stor,draai voeding nooit open

HOOFDSTUK 3

10. Benoem de aansluitingen van het moederbord op blz 3-2.

11. Geef de bolledige benaming van PCI, CMOS,ROM,IDE en SATA.

P.C.I. Peripheral Component Interconnect

CMOS  Comlementary Metal-Oxyde Semiconductor

R.O.M. Read Only Memory

I.D.E. Integrated Drive Electronics

S.A.T.A. Serial Advanced Technology Attachment

12. Geef 4 soorten moederbordstandaarden en bespreek deze beknopt.

AT-moederborden (Advanced Technology) Voor oudere PC’s (voor 1996). Op deze moederborden zijn standaard geen poorten voor randapparaten voorzien. Voor de aansluiting van een printer of een beeldscherm is dus een uitbreidingskaart nodig. Er waren geen afgesproken standaarden voor de plaatsing van de onderdelen op deze moederborden ; elke fabrikant deed zowat zijn zin, wat vaak problemen gaf wanneer men het systeem wilde upgraden : kabels die te kort bleken, onderdelen waar men niet bijkon omdat er andere in de weg zaten, enz.

LT-moederborden (Longitudinal Technology) Een moederbordtype van dezelfde generatie, maar waarbij de uitbreidingskaarten op een zogenaamde “riser” overdwars geplaatst worden. Deze moederborden kenmerken zich ook door de erop gemonteerde seriële, parallelle en monitoruitgangen.

ATX-moederborden (Advanced Technology Extended) Voor recentere computers (1996 – 2004). Op deze moederborden zijn wel standaardpoorten voor randapparaten voorzien, maar het is uiteraard altijd mogelijk om de mogelijkheden van bijvoorbeeld beeldschermen uit te breiden met speciale adapterkaarten als daaraan behoefte is.

Voor deze moederborden werden tussen de fabrikanten afspraken gemaakt over de plaatsing van de onderdelen, waardoor upgraden een stuk makkelijker werd. Het voordeel vanaf deze generatie moederborden is ook dat je gebruik kan maken van een “soft power off”-schakeling, die je toelaat de computer automatisch uit te laten schakelen bij het beëindigen van Windows.

BTX-moederborden (Ballanced Technology Extended) De allernieuwste standaard voor moderne computers (vanaf 2004), ontwikkeld door Intel. Deze moederborden maken door een gewijzigde opstelling van de onderdelen een betere koeling mogelijk van alle onderdelen. Bovendien worden een aantal nieuwe technologieën ondersteund, zoals Serial ATA, PCI-Express, nieuwe chipsets en nieuwe voedingsstandaarden.

13. Bestaat er een moederbordstandaard voor laptops? Wat is het nadeel of voordeel hiervan?

Voor laptops bestaan er geen afgesproken standaarden voor moederborden. Daar is ook minder nood aan, aangezien op het moederbord van een laptop veel minder uitwisselbare onderdelen en connectoren zitten. Bovendien moet zo’n moederbord natuurlijk in de nauwe behuizing van een laptop passen. Een zo compact mogelijk ontwerp is bij een laptop van veel groter belang dan de inwisselbaarheid van moederborden.

Elk type laptop heeft dus zijn specifieke type moederbord, dat doorgaans in geen enkel ander type van laptop past. Omdat in dezelfde krappe behuizing ook nog andere onderdelen een plaatsje moeten krijgen (harde schijf, batterij, CD/DVD-station, ...) hebben moederborden voor laptops vaak een erg grillige vorm, omdat ze netjes rond die onderdelen werden ontworpen.

14. Geef de wetenschappelijke naam voor chipset.

De chipset (ook : Integrated peripheral controllers)

15. Leg beknopt uit wat een chipset doet.

Zorgt voor de koppeling tussen de processor, het geheugen en de PCI-sloten, maar stuurt ook de USB-poorten en de aansluitin- gen voor harde schijf, CD /DVD en diskettestations aan. Je zou kunnen zeggen dat de chipset de verkeersagent is voor de datastromen over het moederbord en tussen de onderdelen. Het gaat om één, twee of maximaal drie chips die vast gesoldeerd zitten op het moederbord. Als de chipset defect is, moet men het hele moederbord weggooien.

16. Welke functies heeft de chipset?

 3 belangrijke functies :System controller, Peripheral controller, Memory controller

17. Meestal voorziet een chipset een North Bridge en een South Bridge. Waarvoor dienen beide componeneten?

·                  North Bridge

De North Bridge staat relatief gezien het kortst bij de processor. Hij verzorgt de verbinding tussen de processor en de snellere onderdelen op het moederbord, zoals het geheugen, de cache (zie hoofdstuk 5), en de uitbreidingssloten. Men spreekt soms ook wel over de CPU-to- PCI bus. Het is voorral de North-bridge die de prestaties en stabiliteit van de PC bepaalt.

·                  South Bridge

De South Bridge daarentegen verbindt de trage componenten met het systeem. Ze verzorgt de interface tussen de oudere uitbreidingssloten (PCI, ISA), de harde schijf, de CD-ROM, de seriële en parallelle aansluitingen, muis, toetsenbord en USB-poorten. Men spreekt soms ook wel over de PCI-to-ISA bus.

18. Waarvan is DMA de afkorting? Leg DMA beknopt uit.

DMA-controller (Direct Memory Access)

DMA staat voor Direct Memory Access en maakt het mogelijk snelle overdrachten tussen een randapparaat en het werkgeheugen uit te voeren zonder tussenkomst van de processor. De harde schijf of een tapestreamer kan de DMA-controller, die deel uitmaakt van de chipset, met een DMA- request verzoeken gegevens direct naar het geheugen te schrijven of omgekeerd uit het geheugen te lezen. Bij een leesopdracht bijvoorbeeld gaan de gegevens dan niet meer eerst van het geheugen naar een register in de processor en vandaar naar het randapparaat, maar direct via de DMA- controller. Dit gaat niet alleen sneller, maar ontlast ook de processor. Terwijl de DMA-controller het datatransport afhandelt, kan de processor dan andere bewerkingen uitvoeren.

19. Waarvan is BIOS de afkorting? Waarop wordt en werd de BIOS bewaard?

BIOS = Basic Input & Output System

Het BIOS is niets meer dan een computerprogramma, dat zich echter onderscheidt van andere computerprogramma’s op twee vlakken :

1. De manier waarop ze bewaard wordt : ·                  Vroeger : op een EPROM / EEPROM-chip ·                  Nu : Op een Flash-ROM chip

De ROM-chip waarop het BIOS zich bevindt, maakt deel uit van de chipset van een computer. Meer over de verschillende ROM-types leer je in hoofdstuk 5.

20. Waarvoor dient het CMOS-geheugen op het moederbord? Waarvan is het de afkorting ?

Op het moederbord bevindt zich een speciaal CMOS-geheugen, dat rechtstreeks door het BIOS kan worden aangesproken, en dat de veranderlijke gegevens bevat. Dit CMOS-geheugen is erg klein (slechts 100 tot 200 bytes), maar dat is voldoende voor het bewaren van de meest essentiële veranderlijke gegevens van het BIOS.

CMOS = Complementary Metal-Oxyde Semiconductor

21. Waarvan is EFI de afkorting? Welke voordelen biedt EFI t.o.v de klassieke BIOS?

EFI : het nieuwe BIOS

       EFI = Extensible Firmware Interface

Het BIOS is nog een overblijfsel van de allereerste PC’s. Immers, fundamenteel starten computers nog steeds op dezelfde manier op als in het begin van de jaren 1980, bij de introductie van de eerste Personal Computer. Ondertussen zijn computers heel wat complexer geworden, en bevatten ze heel wat meer gesofisticeerde componenten en randapparaten. BIOS-fabrikanten hebben tot nu toe hun BIOS-systemen steeds complexer moeten programmeren om nieuwe technologieën te ondersteunen. BIOS-programma’s werden daardoor zo onoverzichtelijk en ingewikkeld, dat de tijd rijp werd voor het volledig opnieuw bedenken van een opvolger voor het BIOS.

Al van aan het einde van de jaren 1990 werkte Intel aan een opvolger voor het klassieke BIOS, en bedacht EFI. Net als het BIOS wordt EFI bewaard op een Flash ROM-chip, maar de programmastructuur werd veel eenvoudiger gemaakt, en is van in het begin aangepast aan de nieuwste technologieën. Net als bij het BIOS kan je als gebruiker een aantal instellingen in het EFI wijzigen, maar waar de interfaces bij BIOS enkel tekstgebaseerd zijn, is de EFI-gebruikersinterface grafisch opgebouwd, en de schermweergave is niet meer beperkt tot de oude VGA-standaard (640 x 480 pixels).

Dankzij PXE (Preboot Execution Environment) wordt het zelfs mogelijk om BIOS-instellingen vanop afstand – op een andere computer in het netwerk – te wijzigen. Dat moet op termijn een zegen worden voor netwerkbeheerders, die zich voor BIOS-problemen tot nu toe altijd ter plaatse moesten begeven naar de betrokken computer.

Met EFI wordt het ook heel wat makkelijker om zogenaamde pre-boot applicaties te draaien, zoals diagnosetools, partioneringsprogramma’s of image-tools. Tot nog toe ging dat enkel door die applicaties te laten opstarten via speciale opstartdiskettes of -CD-ROM’s. EFI maakt het mogelijk dat dat soort programma’s vanaf de harde schijf kunnen worden opgestart, voor het besturingssysteem actief wordt. Dat is niet alleen een stuk handiger, maar ook heel wat sneller.

Windows Vista is het eerste besturingssysteem dat EFI ondersteunt, al blijven moederborden met EFI in plaats van het klassieke BIOS voorlopig nog een zeldzaamheid. Gelukkig werkt Windows Vista even goed op computers die nog over het klassieke BIOS beschikken.

22. Welke spanningen levert een voeding standaard en voor welk onderdeel?

23.   Een computer kan rechtstreeks niet op de netstroom uit het stopcontact werken omdat deze stroom een te hoog voltage heeft en bovendien wisselstroom is. Het voltage dat de computer nodig heeft hangt af van het onderdeel :

Processor : Moederbord : Harde schijf :

3,5 volt 5 volt 12 volt

24. Welke 3 normen voor voedingen bestaan er momenteel?

Er drie soorten voedingen : AT-voedingen, ATX-voedingen en BTX-voedingen. Het spreekt voor zich dat een AT-voeding enkel past bij een AT-moederbord, een ATX-voeding enkel op een ATX- moederbord en een BTX-voeding enkel op een BTX-moederbord. Vergissen is erg moeilijk, aangezien de aansluitingen onderling verschillend zijn.

25. De juiste benaming kunnen geven van de stekkertjes op blz. 3-16 en 3-17

Berg connector

Stroomvoorziening voor het diskettestation.

Molex connector

Stroomvoorziening voor IDE harde schijven, CD, DVD, ...

SATA power connector

Stroomvoorziening voor een SATA schijfstation.

AT Mainboard connector

Stroomvoorziening voor een AT moederbord

Bij het aansluiten moeten de aardingsdraden (zwarte kleur) van beide stekkers naast elkaar staan. Zoniet “verbrand” je het moederbord, waarna het rijp is voor de vuilnisbak.

ATX Mainboard connector

Stroomvoorziening voor een ATX-moederbord (20-polig)

BTX Mainboard connector

Stroomvoorziening voor een BTX-moederbord (24- polig). Bij de meeste voedingen kunnen de laatste 4 polen in een blokje worden losgekoppeld, zodat de voeding ook kan gebruikt worden in een computer met een ATX-moederbord.

PCI Express power connector

Stroomvoorziening voor een PCI-Express insteekkaart die veel stroom vraagt (vb. zware                     grafische kaart of geluidskaart).

CPU power connector

Stroomvoorziening voor een processor (bestaat zowel 4-polig als 8-polig). Uiteraard wordt de connector niet rechtstreeks aan de processor aangesloten, maar wel op het moederbord.

26. Welke batterijtype wordt voor laptops tegenwoordig vaak gebruikt? Geef 2 voordelen en een nadeel.

Op (iets oudere) moederborden bevindt zich een kleine lithium-batterij, die de CMOS-chip onder spanning moet houden. De CMOS verbruikt slechts zeer weinig energie, waardoor het batterijtje jarenlang meegaat. Veel valt er over zo’n batterijtje verder niet te vertellen.

Een van de grote nadelen van de huidige types van laptopbatterijen, is de lange oplaadtijd. Een batterij volledig herladen duurt vaak enkele uren. Als je weet dat voor een lange levensduur van een batterij, deze best ononderbroken wordt herladen, levert dat wel eens problemen op voor wie z’n batterij gedurende de dag intensief gebruikt op verschillende locaties (zoals bijvoorbeeld studenten in hogescholen en universiteiten, die les hebben in verschillende lokalen).

27. Wat is batterijgeheugen?

       HOOFDSTUK 4

28. Uit welke fases bestaat een instructiecyclus? Bespreek deze beknopt.

Samengevat kan gesteld worden dat elke instructie in feit een cyclus is, die bestaat uit drie fasen :

Prefetch : Decode : Execute :

Het ophalen van de instructie uit het inwendig geheugen. Het omzetten van de instructie naar een voor de processor verstaanbare opdracht. Het uitvoeren van de instructie.

29. Bespreek beknopt pipelining(figuren kunnen tekenen).

Het valt op dat in dit model er vertragingen optreden, omdat met een volgende Prefetch pas wordt begonnen wanneer een vorige Execute-fase volledig werd afgerond. Dat probleem ging de geschiedenis in als de von Neumann flessenhals (bottleneck).

Pipelining zorgt ervoor dat een aantal instructiefases gelijktijdig kunnen afgewerkt worden

30. Bespreek beknopt Dynamic Branch Prediction.

Dynamic Branch Prediction (of kortweg "branch prediction") Het hierboven gestelde probleem komt erg veel voor – vooral bij selecties - en dat zou het effect van

pipelining sterk beperken. Een voorbeeld :

Als C ß true dan voer instructie A uit zoniet voer instructie B uit

Om nu te weten welke van beide instructies moet worden uitgevoerd (en dus in de pipeline moet geladen worden), moet de waarde van C eerst worden bepaald, en dat betekent dat C eerst volledig moet worden afgehandeld.

In dergelijke gevallen zal de processor proberen te “voorspellen” welke van de twee instructies A of B zal moeten worden uitgevoerd, en die instructie zal dan in de pipeline geladen worden. Mocht toch de verkeerde instructie geladen zijn, dan kan die toch nog worden verwijderd en vervangen door de juiste instructie.

Het spreekt voor zich dat deze manier van werken enkel zin heeft als in het overgrote deel van de gevallen de juiste instructie wordt “voorspeld”. De processor houdt daarom een tabel bij met de laatste keuzes in vergelijkbare instructies, en zal de instructie kiezen die het vaakst in de tabel voorkomt. In de meeste gevallen zal zo de juiste keuze worden gemaakt.

31. Bespreek beknopt Out of Order Execution.

32. Wat is hyper threading? Bespreek dit beknopt.

            Hyper Threading

Deze technologie werd voor het eerst geïntroduceerd door Intel in haar Pentium 4-processor. Ze bestaat erin om computerprogramma’s op te splitsen in verschillende, parallelle “instructiestromen”. Dat principe van opsplitsen bestond al voor computersystemen met meervoudige processoren, waarbij de verschillende instructiestromen worden uitgevoerd door de verschillende processoren.

Hyper Threading maakt het echter mogelijk voor één zelfde processor om de verschillende instructiestromen gelijktijdig te verwerken. Dat wordt verwezenlijkt door de basisarchitectuur van de processor te ontdubbelen. Een Hyper Threading processor ziet er dus eigenlijk qua opbouw uit als twee processoren in één behuizing. Elke “deelprocessor” maakt echter wel gebruik van dezelfde bronnen (eenzelfde instructieset, eenzelfde adresseringseenheid, eenzelfde bus interface unit, ...).

Het spreekt voor zich dat hyper threading weinig winst oplevert bij eenvoudige computertaken, zoals tekstverwerking. Vooral bij toepassingen die de processor zwaar belasten (3D-games, beeld- en videobewerking, ...) en bij multitasking (het gelijktijdig uitvoeren van verschillende programma’s) is de prestatiewinst merkbaar. De software moet uiteraard ook aangepast zijn voor deze nieuwe technologie. Vanaf de versie XP is Windows aangepast voor deze nieuwe technologie.

Processoren die Hyper Threading ondersteunen, kan je enkel gebruiken op moederborden die daarvoor speciaal uitgerust zijn. Hyper Threading veronderstelt immers een speciale chipset en een aangepaste systeembus.

33. Wat verstaat men met een Multi-core processor?

Sinds 2005 gaan Intel en AMD nog verder in die “ontdubbelingsstrategie”, en brengen zij processoren op de markt met twee afzonderlijke processorkernen – de zogenaamde dual core processoren. Beide kernen werken volledig onafhankelijk, en beschikken over eigen level1- en level2-cachegeheugens (zie verder in deze cursus). Er is tussen beide kernen geen rechtstreekse verbinding – dat kan enkel buitenom.

Windows XP was reeds van bij haar introductie aangepast voor deze nieuwe technologie, maar de meeste gebruikerssoftware kan er nog niet mee overweg. De prestatiewinst is dan (voorlopig) ook nog bescheiden – al stellen de processorfabrikanten wel prestatiewinsten tot 80 % voorop. Voor oudere software is er echter eerder sprake van een prestatieverlies, aangezien de kloksnelheden van dual core processoren lager liggen dan voor de snellere “gewone” processoren, en software die slechts van één kern gebruik kan maken, draait op zo’n dual core processor dus trager.

Dual core processoren zijn ideaal wanneer een hoge verwerkingssnelheid en een complexiteit aan taken met elkaar moeten verzoend worden. Ook in grafische omgevingen, voor 3D-animaties en videobewerking zijn de voordelen duiidelijk – in zoverre de software aangepast is aan de dual core technologie natuurlijk. Dual core processoren zijn de multitasking-processoren bij uitstek.

Met de vinding van de dual core processoren hebben de processor-ontwikkelaars een belangrijke stap gezet in het opdrijven van de performantie van processoren. Terwijl in 2007 de eerste processoren met 4 kernen op de markt komen, lijkt de evolutie daar niet te stoppen. Er worden al prototypes ontwikkeld met maar liefst 8 processorkernen, en in de pers heeft Intel al laten horen dat in de verdere toekomst in theorie processoren met honderden of zelfs duizenden kernen mogelijk zijn. Men spreekt in dit verband dan ook van multicore-technologie.

34. Van wat is ALU de afkorting? Waarvoor dient de ALU?

In de ALU (Arythmetic Logic Unit) of de rekeneenheid vinden de bewerkingen en berekeningen plaats:

ü Rekenkundige bewerkingen : optellen, aftrekken, vermenigvuldigen, delen, ... ü Logische bewerkingen : vergelijkingen, booleaanse verwerking (AND, OR, NOT) ü Schuif- en

24-01-2011, 22:19 Geschreven door erdal