Geheugen en opslag
Met adressen van 32 bits benoemt een processor 4 294 967 296 bytes, precies 4 GiB. Zonder stroom vergeet RAM alles.
‘Mijn laptop heeft 16 GB geheugen, dus er passen 16 GB foto's in.’ Dat mengt twee onderdelen; de advertentie toont waarom. Er staan twee groottes, bijvoorbeeld 16 GB geheugen en 512 GB opslag. Geheugen, RAM, bevat de programma's en gegevens die de CPU nu gebruikt. Opslag, een SSD of oudere harde schijf, bewaart bestanden zonder stroom. Foto's staan op de 512 GB; de 16 GB is de werkruimte voor fotobewerking.
Waarom RAM vergeet zonder stroom
Het meeste RAM bewaart bits als kleine ladingen die weglekken zonder vele verversingen per seconde. Zonder stroom verdwijnt alles: dat betekent ‘vluchtig’. Opslag werkt zonder stroom. Een SSD houdt lading jarenlang vast in flashcellen; een harde schijf bewaart bits als gemagnetiseerde plekken op draaiende schijven. Opslag is groter en goedkoper per byte, maar trager bereikbaar. Programma's worden daarom vóór uitvoering naar RAM gekopieerd. Dat gebeurt als een app zegt dat hij laadt.
Hoe de CPU één byte tussen miljarden vindt
Geheugen is een lange rij cellen van één byte met elk een adres vanaf 0. Voor lezen of schrijven zet de CPU een adres op draden en ontvangt de byte daar. Het aantal adresbits bepaalt het bereik. Vier bits, zoals in de oefencomputer, geven 2 tot de macht 4 = 16 cellen. Zestien geven 65 536. Tweeëndertig geven 4 294 967 296 bytes, precies 4 GiB. Daarom konden oudere systemen van 32 bits niet meer dan 4 GiB RAM gebruiken. Moderne processors van 64 bits benoemen veel meer.
Een cel kent de betekenis van zijn bits niet. De 8 bits 00000100 zijn in een gegevenscel 4, maar als instructie HALT 4. Alleen hoe de CPU de cel bereikt bepaalt het: als volgende instructie of als door een instructie genoemde gegevens. Dat volgt uit von Neumanns gedeelde geheugen. Daarom kan een schrijffout naar een verkeerd adres een heel programma vernielen.
Sleep om te draaien. Scroll of knijp om te zoomen.
Elke lagere laag is groter en trager
Snel geheugen is duur, dus computers gebruiken lagen. Het dichtst bij de schakelingen staan registers: enkele tientallen direct gebruikte CPU-waarden, zoals de accumulator. Dan caches, kleine blokken snel geheugen op de chip, meestal L1, L2 en L3, met kopieën van recent RAM. Dan RAM, SSD of harde schijf en daarachter het netwerk. Lager is groter en trager. Een programma is snel als de meeste benodigdheden in de bovenste lagen staan. Daarom is op volgorde lezen meestal sneller dan rondspringen.
| RAM | Werkgeheugen; vluchtig |
| SSD | Flashopslag; bewaart gegevens zonder stroom |
| Adres | Het nummer van een geheugencel |
| Cache | Klein snel geheugen op de CPU-chip voor recente gegevens |
| Register | Een waarde in de CPU zelf |
| Adres van 32 bits | 4 294 967 296 bytes = 4 GiB |
- ‘Meer RAM maakt de CPU sneller.’ RAM-grootte verandert de klok of het werk per tik niet, maar bepaalt wat dichtbij blijft. Passen programma's en gegevens al, dan verandert extra RAM weinig. Passen ze niet, dan moet de computer steeds naar tragere opslag en helpt extra RAM wel.
- ‘16 GB geheugen betekent ruimte voor 16 GB bestanden.’ Bestanden staan in opslag, de 512 GB in de advertentie. RAM is werkruimte voor wat nu openstaat en raakt leeg zonder stroom.
- ‘Staat het op het scherm, dan zit het veilig in de computer.’ Een open document staat in RAM. Tot het op opslag is bewaard, wist stroomuitval of een lege accu het, want RAM is vluchtig.
- Wat betekent ‘vluchtig’ bij RAM?
- Het verliest zijn inhoud zonder stroom
- Het is heel snel
- Het kan maar één keer worden beschreven
- Het staat op een draaiende schijf
- Hoeveel bytes kunnen adressen van 32 bits benoemen?
- Hoeveel GiB is dat?
- Hoeveel geheugencellen bereiken 16 adresbits?
- De oefencomputer heeft 16 cellen van 8 bits. Hoeveel geheugenbits zijn dat samen?
- Wat bewaart je bestanden zonder stroom?
- SSD
- RAM
- Cache
- Registers
- Zet van snelst naar traagst.
- Welk getal staat in cel 13 na afloop van het 4 × 3-programma?
- Een gegevenscel bevat 00000100. Wat betekent dit als instructie?
- HALT 4
- LOAD 4
- STORE 4
- ADD 4
- Waarom gaan programma's vóór uitvoering van opslag naar RAM?
- RAM is voor de CPU veel sneller bereikbaar
- Opslag kan geen programma's bevatten
- RAM bewaart gegevens zonder stroom
- De SSD zou meteen verslijten
- Geheugen heeft genummerde cellen; n adresbits bereiken 2ⁿ cellen (32 bits = 4 GiB).
- Dezelfde bits kunnen instructie of gegevens zijn; hoe de CPU ze bereikt bepaalt het.
- RAM is vluchtig werkgeheugen; SSD's en harde schijven bewaren zonder stroom.
- Registers, cache, RAM, opslag: elke lagere laag is groter en trager.
Bronnen van deze cursus (10)
- (checked 2026-10-17)
- Standards: NIST, "Prefixes for binary multiples" (physics.nist.gov/cuu/Units/binary.html: IEC approved kibi, mebi, gibi in December 1998; 1 B = 8 bit; 1 MiB = 1 048 576 B; 1 MB = 1 000 000 B; 1 GiB = 1 073 741 824 B; historical note: memory makers usually mean 2²⁰ bytes by megabyte, storage makers 1 000 000, and the "1.44 MB" diskette uses a megabyte of 1 024 000 bytes)
- IETF RFC 20 "ASCII format for Network Interchange" (1969, 7-bit codes, A = 65, a = 97, 0 = 48)
- IETF RFC 3629 "UTF-8, a transformation format of ISO 10646" (2003: 1 to 4 octets per character, ASCII unchanged, code points up to U+10FFFF, U+0800 to U+FFFF take three octets, "the first octet of a multi-octet sequence indicates the number of octets", example U+D55C U+AD6D U+C5B4 = ED 95 9C EA B5 AD EC 96 B4)
- Official documentation: MDN Web Docs, "<color>" (hexadecimal colour notation #RRGGBB)
- Intel, "Intel Chips" timeline poster (2012: Intel 4004 of 1971 with 2,300 transistors; 2nd generation Core 2010 with 1.16 billion)
- Teaching model: the toy computer in the network-lab scene (16 cells of 8 bits, 4-bit opcode and 4-bit address) is made for this course, not a real chip. History blocks only (the logic-gates story and the von Neumann paragraph of the-cpu): George Boole, An Investigation of the Laws of Thought (1854, Project Gutenberg 15114)
- Claude E. Shannon, "A Symbolic Analysis of Relay and Switching Circuits", Transactions of the AIEE vol. 57 (1938)
- abstract of his MIT master's thesis. Computer History Museum, The Silicon Engine, "1947: Invention of the Point-Contact Transistor" (Bardeen and Brattain, December 1947, germanium)
- John von Neumann, "First Draft of a Report on the EDVAC" (30 June 1945, Moore School, reprinted in IEEE Annals of the History of Computing 15:4, 1993).
Geraadpleegd: 2026-10-17