Instructeur: In deze
les gaan we het hebben over CPU-architecturen.
De CPU of centrale verwerkingseenheid, die normaal
gesproken gewoon de processor wordt genoemd, is het
apparaat dat het brein van je computer vormt en dat
wordt gebruikt om de verschillende programmacode
in je software of firmware uit te voeren.
Dit vertelt de computer precies hoe hij zijn werk moet
doen voor welk type functie dan ook.
In wezen voert de CPU de basisbewerkingen
uit op elke instructie.
De CPU gaat eerst die instructie ophalen,
de volgende instructie in de reeks
uit het systeemgeheugen
of de cache in de processor, wat in wezen
een zeer snel type geheugen is.
Vervolgens kan de besturingseenheid of
processor elk van die instructies decoderen
en vervolgens uitvoeren
of doorgeven aan een secundaire eenheid
die helpt bij dat proces.
In veel processors zijn er bijvoorbeeld dingen
zoals een floating point unit of een arithmetic logic
unit, en deze kunnen worden gebruikt om verschillende
instructies uit te voeren op basis van het type code en het type instructie
dat wordt uitgevoerd.
Als de processor klaar is met het uitvoeren
van die instructie, stuurt hij die informatie
terug naar het register, de cache of het geheugen, zodat die
informatie kan worden opgeslagen en later door het systeem
kan worden gebruikt tijdens het
programma of de uitvoer kan presenteren
aan de gebruiker zodat die er actie op kan ondernemen.
Dit is de basiswerkwijze van processors
op het moederbord en in je computer.
Nu we naar de processor zelf kijken, die
heeft zijn eigen architectuur.
En net zoals het moederbord een
vormfactor heeft die bepaalt wat het kan doen, bepaalt
de architectuur van de processor welke
mogelijkheden die processor heeft.
Er zijn drie hoofdarchitecturen
die je als technicus
in het veld tegenkomt.
De eerste staat bekend als X86.
X86 wordt soms ook de IA-32 of Intel architectuur
32-bit instructieset genoemd.
Dit komt omdat X86 oorspronkelijk werd ontwikkeld door Intel
voor enkele van de eerste
PC's helemaal terug in de jaren 1970 en 1980.
In de loop der tijd gingen computers
van 8-bits, naar 16-bits, naar 32-bits en Intel creëerde
deze achterwaartse compatibiliteit
en al deze systemen werden
bekend als deze X86-generatie processors.
En dat komt omdat de eerste processors
die Intel in computers gebruikte
de 8086-serie heetten.
En de volgende werd de 286 serie, toen
386, toen 486, toen 586, en op dat moment gingen
ze over op het
gebruik van merknamen, dingen
als Celeron of Pentium, en dat soort dingen.
Hoe dan ook, al deze apparaten
waren oorspronkelijk X86-processors en
dat is zo gebleven tot we
64-bits processors kregen.
Toen we overstapten op een 64-bits processor,
begonnen we dit een X64-processor of X64-architectuur
te noemen.
Wanneer je X64 als instructieset ziet, betekent
dit dat we de X86 of 32-bits instructieset hebben
uitgebreid om 64-bits bewerkingen
te kunnen ondersteunen.
Dit is belangrijk om te begrijpen,
want als je te maken hebt met 32-bits processoren, wat
X86-processoren zijn, kunnen ze maar een
maximale hoeveelheid geheugen ondersteunen
van vier gigabyte RAM.
Ze kunnen fysiek niets hoger
dan vier gigabyte adresseren omdat
er maar 32 bits beschikbaar zijn voor adressering.
En als je 2 tot de 32e macht neemt, krijg
je ongeveer 4 miljard bits, wat ongeveer
vier gigabyte is.
Je kunt dus zien waarom het voor ons
belangrijk was om verder te gaan dan de X86
processor, want vier gigabyte RAM
is echt niet veel in moderne systemen.
In feite zou dat tegenwoordig
worden beschouwd als een systeem met zeer weinig geheugen.
De meeste computers hebben 8, 16, 32 of zelfs 64
gigabyte RAM als hun belangrijkste
systeemgeheugen.
En om dat allemaal te kunnen aanpakken,
moet je overgaan op een 64-bits instructieset
met behulp van een X64-processor.
Vaak hoor je hiernaar verwezen
worden op basis van hun merknaam, AMD64 of Intel 64, afhankelijk van
welk model gemaakt wordt door
welke fabrikant.
Maar ze worden allebei beschouwd als X64-gebaseerde architecturen
voor die specifieke processor.
Nu, een ander belangrijk ding
om te onthouden als het gaat om 64-bit versus 32-bit
is het feit dat 32-bit systemen alleen
32-bit programma's kunnen draaien, maar 64-bit
processoren kunnen 64-bit programma's en 32-bit programma's draaien
omdat ze volledig achterwaarts
compatibel zijn.
Daarom zullen de
meeste systemen die je tegenwoordig
tegenkomt X64-gebaseerde processors zijn, omdat
die veel gebruikt worden in de pc-markt en op grote schaal
ondersteund worden door Windows en al zijn varianten.
Het derde type processor dat je kunt tegenkomen
is een zogenaamde ARM-processor.
ARM staat voor de geavanceerde RISC machines en RISC
is eigenlijk zelf een acroniem, dat
wordt gespeld als R-I-S-C, wat staat
voor reduced instruction set computer.
ARM werd lange tijd gebruikt voor apparaten
met een laag vermogen, zoals
tablets en mobiele telefoons en dat soort dingen.
Maar aan het begin van de jaren 2020 besloot
Apple om een nieuwe serie processors uit te brengen
voor hun desktops en laptops die ook
ARM-chips gebruikten. Deze processors
staan bekend als de M1-serie, de M1
Pro, de M1 Max, en nu komen de nieuwere processors uit met de M2-serie
en verder.
Deze worden nu allemaal verplaatst
naar deze ARM instructieset omdat ARM
je in staat stelt om een aantal zeer speciale dingen te
doen die je niet kunt doen in een X86 of X64-gebaseerde processor.
De belangrijkste hiervan
is de langere levensduur van de batterij.
ARM produceert in feite veel minder warmte
om dezelfde berekeningen te kunnen uitvoeren
als een X64- of X86-gebaseerde processor, en dit bespaart in
feite veel batterijvermogen en veel
koeling.
Het is dus erg populair in systeem op een chip configuraties,
dingen zoals smart TV's, smart speakers en
andere apparaten, maar ook nieuwere laptops.
En dus als je iets gebruikt
dat niet op Windows is gebaseerd,
zoals een Apple apparaat, een Chromebook
of zelfs een Android telefoon of tablet,
gebruiken deze vaak ARM-gebaseerde processors
in plaats van X64 of X86 vanwege de langere levensduur
van de batterij en het lagere stroomverbruik dat minder warmte creëert
in het apparaat.
Als je nu kijkt naar een RISC-gebaseerde of ARM-gebaseerde processor
versus een X64- of X86-gebaseerde processor, dan heb je te maken met
deze gereduceerde instructieset in plaats van
een volledige complexe instructieset.
Nu denk je misschien dat dit je minder mogelijkheden geeft,
maar dat is niet zo.
Wanneer je een RISC-gebaseerd systeem gebruikt,
gebruiken deze RISC-systemen een kleiner aantal instructies om
dezelfde taak te kunnen uitvoeren, maar ze
vertrouwen meer op code om dit te kunnen doen.
Hierdoor kan elk stukje code in die RISC meer dingen
doen met minder code en dat zorgt voor minder
stroomverbruik en een langere levensduur
van de batterij.
Naarmate computers zich verder ontwikkelen,
zul je zien dat RISC- en ARM-gebaseerde processors steeds
populairder worden in een grote verscheidenheid
aan systemen, waaronder desktops
en laptops.
En dit begint al door te dringen
in de Windows-omgeving, want
ze beginnen nu Windows 11-versies aan te bieden
die een ARM-gebaseerde processor ondersteunen.
Zodra dat uit de bètafase komt en algemeen in productie wordt
genomen, zullen we een groter aantal desktops en laptops
zien die ARM gebruiken en niet alleen voor Apple systemen.