0%

Wat is een computer?

De CPU voert instructies uit

“Verwerking” was het vaagste woord op de overzichtskaart. Er gebeurt iets en de foto wordt helderder. Deze les maakt dat concreet.

De central processing unit, of CPU, is de centrale verwerkingseenheid die instructies uitvoert. Geen instructies in gewone taal en ook niet de knoppen waarop je klikt. Het zijn zulke eenvoudige instructies dat één ervan ongeveer zoveel doet als “tel deze twee getallen op” of “kopieer deze waarde daarheen”.

De CPU is ook een fysiek onderdeel. In een gewone desktopcomputer zit de vierkante processorbehuizing in een passende socket op het moederbord. Op de afbeelding zijn ze uit elkaar gehaald, zodat je ziet waar het onderdeel wordt aangesloten. Eenmaal geplaatst ligt de behuizing met de metalen bovenkant plat in die socket. CPU PACKAGE betekent de processorbehuizing; MOTHERBOARD SOCKET is de aansluiting op het moederbord.

Een vierkante CPU-behuizing hangt recht boven een passende socket op het moederbord en laat zien waar de fysieke processor wordt aangesloten.

Instructie voor instructie

De instructies wachten in het werkgeheugen van de computer, dat RAM heet. De volgende les gaat uitgebreider op RAM in. Zie het voorlopig als de plek waar de CPU ophaalt wat die hierna nodig heeft.

De CPU herhaalt vervolgens een cyclus van drie stappen, steeds opnieuw zolang de machine aanstaat. De Engelse labels in het schema zijn FETCH (ophalen), DECODE (decoderen) en EXECUTE (uitvoeren). RAM bevat een instructie (instruction), gegevens (data) en een resultaat (result). De pijlen tonen de volgende instructie, de herhaling en het resultaat dat teruggaat naar RAM.

RAM levert een instructie aan de CPU. Die haalt de instructie op, decodeert en voert die uit, stuurt het resultaat terug naar RAM en begint opnieuw met het ophalen van de volgende instructie.

  1. Ophalen (fetch): haal de volgende instructie uit RAM.

  2. Decoderen (decode): bepaal welke bewerking de instructie vraagt en op welke gegevens die betrekking heeft.

  3. Uitvoeren (execute): doe het. Optellen, vergelijken, een waarde verplaatsen.

Het resultaat blijft kort in de CPU of wordt teruggeschreven naar RAM. Daarna begint de cyclus opnieuw met de volgende instructie.

Dit model met drie stappen is genoeg voor wat hierna komt. Snelheid is de reden dat die stappen samen een fotobewerker kunnen vormen: een moderne processor doorloopt er elke seconde miljarden. Elke pixel in een foto opnieuw berekenen vraagt miljoenen kleine bewerkingen. Daardoor is het al klaar voordat je je vinger hebt opgetild.

De volgende instructie staat in RAM. Wat gebeurt er als eerste in de cyclus?

Vraag Monty om een andere invalshoek

Ophalen, decoderen en uitvoeren is zo’n idee dat bij de tweede of derde uitleg op zijn plek valt, in plaats van bij de eerste. Is het nog niet duidelijk, open Monty dan en vraag:

Neem me stap voor stap mee door ophalen, decoderen en uitvoeren voor één eenvoudige instructie. Pauzeer na elke stap.

Monty is dit hele hoofdstuk gratis, dus stel gerust ook een vervolgvraag. “Wat doet de CPU precies tijdens het decoderen?” is een goede.

De CPU kan alleen werken met wat binnen bereik ligt. Dat bereik is het onderwerp van de volgende les. Het verklaart iets wat je vrijwel zeker hebt meegemaakt: werk kwijtraken dat je niet had opgeslagen.