EuraStudy
Domein E opent de computer: hoe werkt de machine onder de programma’s? Centraal staat de von Neumann-architectuur (processor met ALU, besturingseenheid en registers, gekoppeld aan geheugen en in-/uitvoer via een bus) en de instructiecyclus fetch-decode-execute die daarop draait. Daarnaast de geheugenhiërarchie (van snelle registers tot trage opslag), de gelaagdheid van hardware, besturingssysteem en toepassingen, en de taken van het besturingssysteem. Alles draait om abstractielagen: elke laag verbergt de complexiteit van de laag eronder.
4 Onderdelen~13 min leestijd4 VaardighedenNiveau Basis 1 · Standaard 3
basisniveau
De onderdelen van de von Neumann-machine en de instructiecyclus zijn kernstof; ze verklaren hoe elk programma uiteindelijk draait.
verhoogd niveau
De geheugenhiërarchie (waarom cache), scheduling en geheugenbeheer door het besturingssysteem vormen de verdieping (zie ook keuze K).
Leesdiepte: Verdieping
Tekstgrootte: Standaard
De von Neumann-architectuur
Koppel de taak aan het juiste onderdeel: (a) 3 + 5 uitrekenen; (b) de volgende instructie ophalen en decoderen; (c) een tussenwaarde vasthouden.
3 + 5 is een rekenbewerking → de ALU.
Instructies ophalen en decoderen → de besturingseenheid.
Een tussenwaarde direct beschikbaar houden → een register.
Resultaat: ALU rekent, besturingseenheid stuurt, registers bewaren — de drie kerntaken binnen de CPU.
Veelgemaakte fouten
Actieve herhaling
Teken of beschrijf de von Neumann-architectuur met alle onderdelen uit Afb. 1 en geef bij elk onderdeel in één zin zijn functie. Leg uit wat de ‘von-Neumann-flessenhals’ is.
Actief ophalen
Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.
Bronnen: Examenprogramma informatica vwo — domein E (architectuur) (CvTE / Examenblad)
De instructiecyclus
Volg de instructie ‘A ← A + B’ door de instructiecyclus.
De besturingseenheid haalt de instructie op van het adres waar de programmateller naar wijst; de programmateller schuift op naar de volgende instructie.
De instructie wordt ontcijferd: opcode = optellen, operanden = register A en register B.
De ALU telt de waarden van A en B op.
Het resultaat wordt teruggeschreven in register A. Daarna start de cyclus opnieuw met de volgende instructie.
Resultaat: De instructie is in vier stappen verwerkt; de programmateller staat klaar op de volgende instructie.
Veelgemaakte fouten
Actieve herhaling
Beschrijf voor de instructie ‘tel de waarde in register A op bij register B’ wat er in de fetch-, decode- en execute-fase gebeurt, inclusief wat er met de programmateller gebeurt.
Actief ophalen
Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.
Bronnen: Examenprogramma informatica vwo — domein E (instructiecyclus) (CvTE / Examenblad)
De geheugenhiërarchie
Een lus telt herhaald bij dezelfde teller op. Verklaar waarom die teller na de eerste keer vrijwel altijd een cache hit oplevert.
De teller staat nog niet in de cache: een cache miss. Hij wordt uit RAM gehaald en in de cache geplaatst.
De lus gebruikt dezelfde teller telkens opnieuw, kort na elkaar.
De teller zit nu in de snelle cache: elke volgende toegang is een cache hit, zonder wachten op RAM.
Resultaat: Door temporele lokaliteit levert de teller na de eerste miss steeds cache hits — de lus draait op cachesnelheid.
Veelgemaakte fouten
Actieve herhaling
Leg uit waarom een computer zowel snelle registers als traag maar groot opslaggeheugen heeft, in plaats van alles van één soort. Beschrijf wat er gebeurt bij een cache hit en bij een cache miss.
Actief ophalen
Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.
Bronnen: Examenprogramma informatica vwo — domein E (geheugenhiërarchie) (CvTE / Examenblad)
Een bestandssysteem als boom
Je start een app. Beschrijf welke OS-kerntaken daarbij betrokken zijn.
Het OS maakt een nieuw proces aan en plant CPU-tijd in voor de app.
Het OS wijst het proces geheugen toe en schermt dat af van andere processen.
Het OS laadt het programmabestand van de schijf en koppelt scherm, toetsenbord en muis via stuurprogramma’s.
Resultaat: Het openen van één app raakt alle vier de OS-taken; de app zelf hoeft van de hardware niets te weten.
Veelgemaakte fouten
Actieve herhaling
Leg met de vier kerntaken van een besturingssysteem uit wat er allemaal moet gebeuren als je in een tekstverwerker een document opent, bewerkt en opslaat.
Actief ophalen
Haal de kernpunten op — onthul ze daarna.
Bronnen: Examenprogramma informatica vwo — domein E (besturingssysteem en lagen) (CvTE / Examenblad)
Referenties en bronnen
CvTE / Examenblad