Computersystemen en embedded systemen (5e druk)
.png)
_w80_h80.png)
Computersystemen en embedded systemen biedt een gedegen basiskennis op het gebied van computertechnieken waarbij ook embedded systemen aan de orde komen. Daarnaast worden andere belangrijke systemen en technieken besproken zoals digitale techniek, AD-DA conversie, DSP, bussystemen, transmissietechnieken (o.a.TDM, FDM en CDMA), dataopslag in netwerken (NAS, SAN), systeem performance, en operating systems. Er wordt ook aandacht besteed aan moderne implementaties van ethernet (VLAN), internetprotocollen (TCP/IP, IP versie 6) en Java en .NET technologie. Verder komen veldbussen, automatisering van productiesystemen, security, datacompressie, virtualisatie, cloud computing en praktijkvoorbeelden van bv. smartphones (Android, iOS) aan de orde.
Er bestaan, afhankelijk van wat de lezer wil leren, verschillende leertrajecten in
dit boek die bepaalde onderwerpen meer of minder belichten. Het hoeft dus niet per
se van voren naar achteren doorgewerkt te worden en sommige onderdelen kunnen
worden overgeslagen zonder dat de rest van het boek onbegrijpelijk wordt. Dri voorbeelden van leerroutes:
- Embedded systems: bedoeld voor lezers die kennis van embedded systems en computerarchitectuur willen opdoen: hoofdstuk 1, 2, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 10, 13, 15, 17, 18 en 19.
- De helicopterview: voor lezers die een brede blik op de computer- en netwerktechnologie willen hebben: hoofdstuk 1, 2, 3, 4, 7, 8, 9 10, 11, 12, 13, 15, 17 en 18.
- De netwerktechnologie: die gedeelten van het boek die met datacommunicatie en netwerken te maken hebben: hoofdstuk 1, 2, 3, 4, 10, 15, 17 en 18.
Nieuw in deze 5e druk
Deze 5e druk is geactualiseerd, waarbij technologieën en begrippen uit
vroegere tijden zijn vervangen door meer eigentijdse ontwikkelingen. Bepaalde delen zijn herschreven, maar de globale opzet is gelijk gebleven. In deze druk is ook feedback op vorige edities verwerkt. Zo is bijvoorbeeld de index verder uitgebreid.
Daarnaast is op de website het online boek toegevoegd.
Inclusief website met o.a. het online boek
Op de bijbehorende website kunnen studenten en docenten extra materiaal vinden:
- Powerpoint-presentaties per hoofdstuk die alle figuren van het boek bevatten;
- meerkeuze vragen;
- antwoorden op de vragen en opgaven van het boek;
- en het online boek.
Door de toevoeging van het online boek is het complete leermiddel digitaal beschikbaar. Daarom is het ook mogelijk om alleen een online licentie aan te schaffen. Deze online licentie heeft een eigen productnummer dat op een boekenlijst opgenomen kan worden.
Doelgroep
Het boek is te gebruiken bij een inleidende cursus computerarchitectuur en/of datacommunicatie, maar is ook geschikt als naslagwerk en voor zelfstudie. Door de opzet kunnen lezers die onderwerpen eruit lichten die zij interessant vinden, zonder het hele boek door te hoeven nemen.
1 Inleiding 1
1.1 Analoog en digitaal 1
1.2 Hardware en software 2
1.3 Computers in onze samenleving 2
2 Computersystemen van groot naar klein 5
2.1 Standaardcomputers 5
2.2 Embedded systemen 6
2.3 Computereigenschappen 7
2.4 Digitale gegevens 8
2.5 Realtime 9
2.6 Processors 10
2.7 Netwerken 12
2.8 Alles komt bij elkaar 12
2.9 Software 14
2.10 Samenvatting 16
Vragen 16
3 Getalrepresentaties en codesystemen 17
3.1 Talstelsels 17
3.2 Binair rekenen 20
3.3 Codesystemen 29
3.4 Fouten in codes 35
3.5 Samenvatting 40
Vragen 40
4 Digitale techniek 41
4.1 Basisbegrippen 41
4.2 Digitale techniek in detail 52
4.3 Samenvatting 73
Vragen 73
5 Digitale ontwerptechniek 75
5.1 Mintermen 75
5.2 Karnaugh-diagrammen 76
5.3 Don’t care-condities in K-diagrammen 79
5.4 Ontwerpen van flipflop-schakelingen 79
5.5 Samenvatting 86
Vragen 86
6 AD- en DA-conversie 88
6.1 DA-conversie 88
6.2 AD-conversie 92
6.3 Samenvatting 115
Vragen 115
7 Computerarchitectuur 116
7.1 Blokschema van een computer 116
7.2 Busarchitectuur 117
7.3 Geheugen 121
7.4 CPU 131
7.5 I/O 144
7.6 Exceptions 149
7.7 Harvard-architectuur 155
7.8 Samenvatting 156
Vragen 156
8 Systeembussen, I/O en dataopslag 158
8.1 Systeembussen en buseigenschappen 158
8.2 Praktische realisaties van bussen 161
8.3 I/O-poorten 163
8.4 Dataopslag 166
8.5 Samenvatting 181
Vragen 181
9 Datacompressie 182
9.1 Inleiding 182
9.2 Verliesvrije datacompressie 184
9.3 Lossy compressie 192
9.4 Samenvatting 195
Vragen 195
10 Datacommunicatie 196
10.1 Simplex, duplex 196
10.2 Protocol, serieel, parallel, snelheid, efficiëntie 197
10.3 Kanaalcapaciteit en bandbreedte 197
10.4 Transportmedium 198
10.5 Baseband versus broadband 200
10.6 TDM, FDM, OFDM en CDMA 200
10.7 Serieel datatransport 204 viii
10.8 Lijncodering bij serieel datatransport 207
10.9 Parallel datatransport 209
10.10 Modulatie en demodulatie 210
10.11 Koppeling met een internetserviceprovider 211
10.12 Differentiële verbinding 213
10.13 V.24, RS-232, RS-423, RS-422, RS-485 214
10.14 Samenvatting 216
Vragen 216
11 Systeemprestatie 217
11.1 Cachetechnologie 217
11.2 Processor performance 226
11.3 Multiprocessorsystemen 230
11.4 Samenvatting 235
Vragen 236
12 Operating systems 237
12.1 Taken van het operating system 237
12.2 Kernel, device drivers 237
12.3 Process 238 12.4 System calls 239
12.5 Command interpreter 240
12.6 Typen operating systems 241
12.7 Procesmanagement 241
12.8 Filemanagement 251
12.9 Device drivers 255
12.10 Realtime scheduling 258
12.11 Operating systems voor embedded systemen 263
12.12 Samenvatting 264
Vragen 264
13 Virtualisatie 265
13.1 Inleiding 265
13.2 Vormen van virtualisatie 266
13.3 Technieken en achtergronden 266
13.4 Procesvirtualisatie 270
13.5 Systeemvirtualisatie 271
13.6 Samenvatting 278
Vragen 278
14 Digitale besturingen 279
14.1 Besturingscomputer 279
14.2 Microcontroller 279
14.3 PLC 280
14.4 DCS 298
14.5 Samenvatting 299
Vragen 300
15 Computernetwerken 301
15.1 Ontwikkeling van computernetwerken 301
15.2 Algemene begrippen en principes 302
15.3 Ethernet 307
15.4 Draadloze netwerken 315
15.5 TCP/IP-gebaseerde netwerken 322
15.6 Samenvatting 333
Vragen 333
16 Netwerken in productiesystemen 334
16.1 De automatiseringspiramide 334
16.2 Veldbussen 336
16.3 Software in productiesystemen 345
16.5 Samenvatting 347
Vragen 348
17 Security 349
17.1 Inleiding 349
17.2 Doelstellingen van de cryptografie 349
17.3 Geschiedenis en basisbegrippen 350
17.4 Wiskundige achtergrond 356
17.5 Symmetrische cryptografie 357
17.6 Asymmetrische cryptografie 360
17.7 Praktische realisaties 365
17.8 Steganografie 368
17.9 Samenvatting 368
Vragen 369
18 Internet 370
18.1 Internet en intranet 370
18.2 Core en edge 370
18.3 Internetdiensten 371
18.4 DNS 372
18.5 Routing 374
18.6 E-mail 374
18.7 World wide web 375
18.8 Security 378
18.9 XML 379
18.10 Java en .NET 380
18.11 Cloud computing 386
18.12 Samenvatting 389
Vragen 389
19 Embedded systemen 390
19.1 Algemene basisprincipes 390
19.2 Toepassing in auto’s en autonome voertuigen 404
19.3 Toepassing in huis 406
19.4 Smartphone 412
19.5 Toepassing in algemene voorziening 419
19.6 Internet of Things 427
19.7 Samenvatting 429
Vragen 429
Index 430
