Denkende Machines -- Computers, rekenen, redeneren - CWI

30 HOOFDSTUK 1. REKENEN MET MACHINES
alleen gebruikt voor het opslaan van gegevens en tussenresultaten van het programma dat werd
afgewerkt.
1.5 De Moderne Computer en de Toekomst
1.5.1 Architectuur van de Moderne Computer
De kern van een moderne computer wordt gevormd door de centrale verwerkingseenheid, afgekort
CVE (Engels: central processing unit, processor, CPU), plus het interne geheugen (Engels: core
memory). Het interne geheugen bestaat uit vakjes die gevuld zijn met nullen en enen. Een geheugenvakje
dat plaats biedt aan een enkele 0 of 1 wordt een bit genoemd, omdat er een ‘binary
digit’ in kan worden opgeslagen. Zo’n binair cijfer heet zelf trouwens ook een bit. Het interne geheugen
is onderverdeeld in stukjes, elk bestaande uit een aantal bits die samen een zogenaamde
geheugencel vormen. Het aantal bits dat in een geheugencel bij elkaar staat verschilt per type
computer; het wordt de adreseenheid van de computer genoemd. Elke geheugencel heeft een
cijferaanduiding, het zogenaamde adres van de geheugencel. Iets anders is de woordlengte van
een computer: dit is het aantal bits dat in één keer door de CVE kan worden verwerkt. De
woordlengte van een microcomputer kan bij voorbeeld 32 of 64 zijn.
De cellen van het interne geheugen kunnen worden bereikt, zonder dat eerst andere geheugencellen
hoeven te worden gepasseerd. Met andere woorden: alle cellen van het interne geheugen
zijn direct toegankelijk (vandaar de benaming ‘random access memory’ voor het interne geheugen).
De toegang tot de geheugencellen wordt geregeld met behulp van de geheugenadressen.
Een stukje van het interne geheugen van een computer zou er zo uit kunnen zien:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 10 13 14 15
a a p n o o t m i e s
De getallen 1, 2, 3, . . . boven de geheugencellen zijn de adressen. Het geheugen is in dit voorbeeld
gevuld met een reeks schrijftekens: ‘a’, ‘a’, ‘p’, enzovoort. In feite zijn die schrijftekens zelf weer
gecodeerd, bij voorbeeld 01100001 voor ‘a’, 00100000 voor het spatieteken, enzovoort. Hoe
die codering er precies uitziet doet er voor de programmeur (meestal) weinig toe. De centrale
verwerkingseenheid voert bewerkingen uit op de inhoud van bepaalde geheugencellen, en plaatst
de resultaten van die bewerkingen weer in bepaalde andere geheugencellen, dit alles volgens de
specificaties van het programma, dat zelf ook in het geheugen is opgeslagen (dat was nu juist
de truc van de Von Neumann architectuur).
1.5.2 Betrouwbaarheid en Snelheid
De techniek waarmee mechanisering van rekenen en redeneren wordt gerealiseerd doet er eigenlijk
niet toe: tandwielen, vacuümbuizen, transistors of microchips zijn allemaal manieren
om processen van ‘stapsgewijs vereenvoudigen’ vorm te geven. Maar naarmate de processen
die we vorm willen geven ingewikkelder worden, gaan betrouwbaarheid en snelheid er meer toe
doen. Daarom kwam het mechanisch symboolverwerken dan ook pas in een stroomversnelling
toen de techniek geen belemmeringen van betekenis meer opleverde: met de ontwikkeling van
transistoren, geïntegreerde elektronische schakelingen, en microchips.