Sakhtemani Mohammad Hassan

Onze leefwereld wordt meer en meer beinvloed door complexe systemen en een overdaad van informatie-en kennisstromen. Om die beter te begrijpen en te beheersen rekenen we op instrumenten die de Informatica ons aanreikt.

Een computer op zich kan niets. Opdat een computer zou kunnen werken moet hij:

1. Je in de eerste plaats begrijpen: daar zorgen de geinstalleerde programma's voor.
2. Opdrachten krijgen: op een of andere manier moet je de computer duidelijk maken wat hij voor jou moet doen.
3. Over de nodige gegevens beschikkken om de opdrachten te kunnen uitvoeren : deze gegevens kan je meteen invoeren of je kan je computer vertallen waar hij de nodig gegevens kan vinden.

Er bestaan allerlei die toelaten een of andere vorm van informatieverwerking te verrichten. Een bijzonder belangerijk categorie van dergelijke apparaten zijn de programmeerbare digitale computers. Zij zijn gekenmerkt door de volgende twee eigenschapen

• Programmerbaar

Wil zeggen dat de verwerking die de informatie ondergaat bepaald wordt door een reeks instructie die principeel geen deel uitmaken van de machine zelf. De beschrijving van de te verrichten bewerkingen (Programma) wordt gewoonlijk tezamen met de te verwerken informatie (gegevens) in de machineingevoerd. 

• Digitaal

Wil zeggen dat de informatie onder de vorm van getallen (digits in het Engels) wordt voorgesteld. Dit geldt uiteraard ook voor de programmas . In digitale toestellen gebruikt men meestal het binaire stelsel omdat binaire cijfers eenvoudig kunnen voorgesteld worden door fysische grootheden zoals een positieve of een negatieve spaning, een magnetisch veld in de ene of de andere richting of een open of gesloten schakelaar. In computers wenst men hoofdzakelijk numerische gegevens, teksten en beelden op te slaan. Numerische gegevens stellen uiteraard weinig problemen. Teksten worden voorgesteld door elk teken van een alfabet te doen overeenkomen met een numerische code ( bv. 033 ! , 043 + ..... ) 

• Beelden kunnen op twee manieren opgeslagen worden :

enerzijds kan men voor elk punt de kleur en de helderheid, onder de vorm van enkele getallen, noteren, (bit maps) anderzijds kan men meer gestructureerd tewrk gaan en geometrische figuren samen met hun kenmerken en positie in het beeld encoderen. Zo zou een cirkel bv. kunnen voorgesteld worden door enumeratie van alle punten waar hij langs komt, of anderzijds door het opgeven van de straal, het middelpunt en de grafische kenmerken van de lijn. Het is van zelfsprekend dat '' bit maps '' een veel groter aantal gegevens zullen vergen dan gestructureerde  beelden maar dat zij ook een totale vrijheid omtrent de inhoud van het beeld bieden.

• De Von Neumann Computer 

1.1. Organisatie : de overgrote meerderheid der digitale computers zijn computersgeorganiseerd. Deze organisatie wordt dikwijls '' Von Neuman '' achitectuur genoemd,

1.1.1. De in-en uitvoer omzetters : De invoer-, uitvoer- en programma- omzetters zijn apparaten die de nodige omzettingen verrichten tussen het formaat dat binnen in de machine (getallen) en er buiten wordt gebruikt om informatie voor te stellen. Van deze omzetters hangt natuurlijk af van de toepassing. Bij administratieve en wetenschappelijke toepassingen gebeurde vroeger de invoer op indirecte wijze, van toetsenbord  naar ponskaart, en dan via een kaartlezer naar de computer.

1.1.2. Het gegevensgeheugen : Het gegevensgeheugen wordt gebruikt om informatie -afkomstig van de invoeromzitter- te bewaren tot wanneer die informatie verwerkt kan worden, om resultaten te bewaren tot ze naar de uitvoeromzitter gezonden kunnen worden en om eventuele tussenresultaten van bewerkingen bij te houden. Principieel is het geheugen opgebouwd uit genummerde cellen die elk een binaire getal met een vaste aantal binair cijfers ( bits afkorting van Binary Digits) kunnen bevatten. In beschrijvingen van programma's worden uit het gegevensgeheugen dikwijls variabelen genoemd, en in plaats van naar de variabelen te verwijzen door middel van hun adres geeft men hen namen die meestal een verwijzing naar de betekenis van de variabele vormen ( in plaats van het getal op aadres 1001100011 zegt men bv. 'maandwedde')

1.1.3. De rekeneenheid : De rekeneenheid is het apparaat dat eigenlijk instaat voor de verwerking van de informatie. Het is in staat rekenkundige bewerkingen uit te voeren, getallen te vergelijken, enz. De rekeneenheid krijgt de operanden ( de te bewerken gegevens) uit het gegevensgeheugen en plaats de resultaten van de bewerkingen er terug in.

1.1.4. Het programmageheugen : Het programmageheugen bevat al de instructies die een voor een zullen uitgevoerd worden. Deze instructies worden op voorhand in het programma geheugen geladen via de programma omzetter. Het programmageheugen is georganiseerd zoals het geheugen voor gegevens.

1.1.5. Stuureenheid : De stuurenheid leest een voor een instructies uit het programmageheugen, decodeert ze en zendt de nodige stuursignalen naar de verschillende onderdelen van de computer om de uitvoering van de instructies te verzekeren en om de volgende instructie, die moet uitgevoerd worden, uit het programmageheugen te lezen. Principieel kan men twee soorten instructies onderscheiden : informatie verwerkende instructies en stuurinstructies . Een informatieverwerkende instructie  bevat vijf verschillende elementen : 

- OPeration Code: de aard van de bewerking die door de rekeneenheid moet verricht worden (bv. 'tel op') . 

- OPerand addresses: de adressen van de twee woorden in het gegevensgeheugen waaruit de operanden moeten gelezen worden.

- RESult address: het adres in het gegevensgeheugen van het woord waarin het resultaat van de bewerking moet geplaatst worden. 

- NEXT instruction: het adres in het programmageheugen van het woord waaruit de volgende instructie moet opgehaald worden.

Een stuurinstructie laat toe het verloop van het programma te beinvloeden aan de hand van de waarde van een bepaalde variabele. stuurinstructies bevatten de adressen van twee variabelen die moeten vergeleken worden en van twee instructies waartussen, in functie van het resultaat van de vergelijking, zal gekozen worden.

1.2. Programmavoorbeeld : Dit programma zou een simplistisch elektronisch slot besturen,

1.3. Praktische verwezenlijkingvan Von Neumann Computers: Voor technische en economische redenen zal men meestal bij de bouw van een Von Neumann computer afwijken van de basisorganisatie die hierboven besproken werd.

1.3.1. De stureenheid : Wanneer elke instructie het adres van de volgende bevat verkwist men vrij veel geheugenruimte. Men kan inderdaad in tabel van control programma voor elektronisch slot opmerken dat dit adres quasi altijd gelijk is aan het adres van de instructie zelf, verhoogd met 1. Om dergelijke verkwisting te te vermijden wordt het adres van de instructie die uitgevoerd wordt in de stuureenheid onthouden. hiervoor gebruikt men een een woord geheugen dat men P-register of ordinaal teller noemt. De instructies worden een voor een uit het programmageheugen opgehaald aan de hand van de inhoud van het P-register automatisch verhoogd terwijl struurinstructies de  mogelijkheid hebben een nieuwe waarde in het P-register te plaatsen wanneer een sprong doorheen het programma moet gemaakt worden. 

1.3.2. De geheugens: In veel computer vindt men  maar een enkel geheugen: het programma- en het gegevensgeheugen zijn fysisch samengesmolten, wat toelaat, met eenzelfde type van computer zowel grote programma's met maar weinig gegevens, als kleine programma's met veel gegevens te verwerken. Vanzelfsprekend blijven beide geheugens logisch gescheiden.

- Registers zijn snelle geheugen ( toegangstijd < 30 ns; 1 ns = 10 tot de macht -9 s ) die zich in de stuurenheid en in de rekeneenheid bevinden. Zij worden gerechtvaardigd door het feit dat het resultaat van een bewerking dikwijls alleen maar als operand voor een volgende bewerking moet dienen, en het dus niet altijd nodig is dat resultaat in het geheugen te schrijven. Glijkaardige ( of dezelfde ) snelle registers worden ook dikwijls aangewend om de adressen van frequent gebruikte gegevens bij te houden.

- Het centraal geheugen is gekenmerkt door toegangstijden tussen 30 en 200 ns. Het is georganiseerd als een verzameling genummerde worden, waarvan de inhoud individueel kan gelezen en gewijzigd worden. Tijdens de uitvoering van een programma bevinden het programma en de gegevens, die erdoor verwerkt worden, zich in het centraal geheugen.

- De periferische geheugens worden gewoonlijk beschouwd  als bijzondere in/uitvoer omzetters. De informatie wordt in blokken van enkele van honderden woorden opgeslagen. Deze informatie moet naar het centraal geheugen gebracht worden alvorens ze kan benut worden. Periferische geheugens vergen geen elektrische energie om informatie te bewaren. Informatie die zich in het centraal geheugen bevindt moet regelmatig overgeschreven worden in periferische geheugens om accidenteel verlies bij stroomonderbrekingen te vermijden. ( ....komt zo meteen )

1.3.3. Centrale verwerkingseenheden : Daar zij op dezelfde technologie berusten, worden de rekeneenheid en de stuurenheid meestal samengebouwd. Het geheel wordt dan central verwerkingseenheid genoemd.

1.3.4. Traditionele voorstelling van de V.N.C. : Meestal geeft men, in plaats van een functioneel blokschema, een een schema met de verschillende onderdelen waarmee de computer fysisch opgebouwd is.