Les 05 - De werking van een CPU

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

De werking van een CPU

Examenprogramma informatica

Domein E

Leerdoel

Aan het eind van deze les kan je in je eigen woorden omschrijven hoe een CPU werkt, hoe de snelheid van een CPU wordt bepaald en welke instructies een CPU kan uitvoeren.

Wat heeft Von Neumann bedacht en hanteren wij nog steeds in alle ICT apparatuur?

Geef een voorbeeld van kernapparatuur van een ICT apparaat.

Geef een voorbeeld van randapparatuur van een ICT apparaat.

Wat is het doel van een CPU (processor)?

Stelling:
Als er geen stroom meer staat op een computer zijn alle gegevens uit het RAM-geheugen verdwenen.

1. Juist
2. Onjuist

Intern geheugen bestaat uit twee soorten, ROM en RAM. Noem één verschil tussen ROM en RAM.

Doel van een CPU

De Central Processing Unit (CPU) is het hart van een computer. Het bestuurt het hele computersysteem.

   

Je kan de CPU splitsen in een besturingsorgaan en een rekenorgaan.

Transistoren

En processor bestaat uit miljarden transistoren. Transistoren kunnen aan of uit staan. Hiermee kunnen logische schakelingen gevormd worden. 

Kern van een CPU

Een CPU bestaat uit één of meerdere kernen. Iedere kern kan instructies verwerken. Hierdoor kan een CPU meerdere taken tegelijk uitvoeren.

De meeste computers hebben één processor. Een processor heeft tegenwoordig wel vaak meerdere kernen

Snelheid van een CPU

De snelheid van een CPU wordt bepaald door twee aspecten:

  

verwerkingssnelheid

kloksnelheid

Bouwjaar: 2006

Aantal kernen: 2

Kloksnelheid: 3Ghz

Aantal transistoren: 291 miljoen

https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark/products/27219/intel-xeon-processor-5160-4m-cache-3-00-ghz-1333-mhz-fsb.html?q=xeon+5160

Verwerkingssnelheid CPU

De verwerkingssnelheid heeft betrekking op de hoeveelheid instructies die een computer in één seconde kan verwerken.

Bouwjaar: 2006

Aantal kernen: 2

Kloksnelheid: 3Ghz

Aantal transistoren: 291 miljoen

https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark/products/27219/intel-xeon-processor-5160-4m-cache-3-00-ghz-1333-mhz-fsb.html?q=xeon+5160

Kloksnelheid van een CPU

Een vast aantal maal per seconde wordt er een pulse aan de CPU gegeven om alle verwerkingsstappen synchroon te laten lopen. 

Als de kloksnelheid van een CPU 3 GHz is, dan geeft deze

3.000.000.000 pulsen per seconde!

Bouwjaar: 2006

Aantal kernen: 2

Kloksnelheid: 3Ghz

Aantal transistoren: 291 miljoen

https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark/products/27219/intel-xeon-processor-5160-4m-cache-3-00-ghz-1333-mhz-fsb.html?q=xeon+5160

Dus....

De verwerkingssnelheid is iets anders dan de kloksnelheid. Voor het uitvoeren van een instructie zijn namelijk vaak meerdere pulsen van de klok nodig.

Bouwjaar: 2006

Aantal kernen: 2

Kloksnelheid: 3Ghz

Aantal transistoren: 291 miljoen

https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark/products/27219/intel-xeon-processor-5160-4m-cache-3-00-ghz-1333-mhz-fsb.html?q=xeon+5160

Welke bewerking is het snelste?

1. De CPU schrijft gegevens tijdelijk naar de harde schijf
2. De CPU schrijft gegevens tijdelijk naar het intern geheugen
3. De CPU schrijft gegevens tijdelijk naar een USB-stick

Opdracht:
Dit is een INTEL XEON 5168 processor. Zoek op internet:
1. Bouwjaar
2. Aantal kernen
3. Kloksnelheid
4. aantal transistoren

Opdracht:
Dit is een INTEL i7 9700 processor. Zoek op internet:
1. Bouwjaar
2. Aantal kernen
3. Kloksnelheid
4. aantal transistoren

Bouwjaar: 2019

Aantal kernen: 8

Kloksnelheid: 3 Ghz

Aantal transistoren: onbekend, (meer dan 3 biljoen)

Nog sneller geheugen...

Het intern geheugen is dus geheugen wat de CPU snel kan aanspreken. Maar het kan nog sneller, namelijk met geheugen in de CPU zelf. Dit geheugen wordt cache geheugen genoemd. 

In de huidige Intel i7 processoren zit 12MB cache geheugen. Hoe meer cache geheugen een processor heeft, hoe duurder de processor is.

Bouwjaar: 2006

Aantal kernen: 2

Kloksnelheid: 3Ghz

Aantal transistoren: 291 miljoen

https://ark.intel.com/content/www/us/en/ark/products/27219/intel-xeon-processor-5160-4m-cache-3-00-ghz-1333-mhz-fsb.html?q=xeon+5160

Je gaat een nieuwe CPU aanschaffen. Deze moet zo snel mogelijk zijn in het verwerken van gegevens. Waar let je op (2 antwoorden zijn goed)?

1. Hoe snel het intern geheugen is dat in de computer zit
2. Wat is de kloksnelheid van de CPU
3. Hoeveel cache geheugen de CPU heeft
4. Hoe groot het intern geheugen is dat in de computer zit

www.visual6502.org

Goed of fout.
Hoe meer kernen een CPU heeft, hoe sneller deze is.

1. GOED
2. FOUT

Goed of fout.
De verwerkingssnelheid van een CPU geeft aan hoeveel pulsen er per seconde worden gegeven aan de CPU om de verwerkingsstappen synchroon te laten verlopen.

1. GOED
2. FOUT

Omschrijf kort de kern van wat je hebt geleerd deze les.

Is er iets wat je niet hebt begrepen van de lesstof vandaag?