Les 1 + 2: drielagenmodel

• Informatica
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Blok 3: architectuur en Physical Computing

Terugblik vorige blok/ SE

• Hoe ging het SE? Tevreden met het cijfer?
  
• Was je door de lessen goed voorbereid op SE?
• Wat begrijp je nu beter over computers/ ICT?
• Hoe wil je je op een volgend SE voorbereiden?
• Bespreking SE volgende les...

Blok 3: architectuur en Physical Computing

• Onderdelen van een computer
  
• Software en hardware
• Drielagenmodel
• Toestandsdiagrammen
• Programmeren met micro:bit
• SE over domein E1 en B3 + PO over domein M
• Zie weekplanner op Classroom! 

Drielagenmodel

• Er zijn verschillende soorten computers
• Denk aan laptops, desktops, smartphones, embedded systems
• Wat zijn embedded systems?
• Computers werken door samenspel van hardware en software;
• Samenspel volgens het drielagenmodel

Wat is GEEN embedded system?

1. Wasmachine
2. Smartwatch
3. Pinautomaat
4. Alarmsysteem

Drielagenmodel

De fysieke laag. Deze laag bestaat uit de hardware die in een smartphone zit: van de accu tot en met het touchscreen. In hoofdstuk 4 lees je meer over hardware.

De logische laag bestaat uit software die de hardware aanstuurt en als intermediair tussen gebruikersprogramma's en hardware fungeert. Denk aan een OS of drivers voor hardware

De toepassingenlaag bestaat uit allerlei software: de gebruikersprogramma's of applicaties. Op een smartphone zijn dat de apps die kunnen worden geïnstalleerd vanuit de Play- of Appstore.

Logische laag als intermediair

• Voorkomt dat een programma (virus) het hele systeem over kan nemen
  

• Bevordert herbruikbaarheid van programma's (versie nodig voor elk OS, maar niet voor alle verschillende apparaten)
• Vergemakkelijkt ontwikkelen van apps

Wat behoort NIET tot de toepassingenlaag?

1. Chrome browser
2. Microsoft Word
3. Windows
4. Klok op je schermpje

Wat is NIET onderdeel van de logische laag?

1. Driver voor aansturen van een printer
2. Processor
3. Beveiligingssoftware
4. Bureaublad/ startscherm

Geef voorbeelden van hardware uit de fysieke laag op een telefoon

Welke lagen kan je op deze afbeelding zien?

Je ziet eigenlijk alleen hardware. De fysieke laag dus

Welke lagen kan je op deze afbeelding zien?

Je ziet de hardware, maar ook het besturingssysteem en verschillende apps. Je kan zeggen dat je de fysieke, logische én toepassingenlaag ziet.

Drivers

Drivers

Drivers zijn stukjes software die het mogelijk maken voor software om met hardware te praten.

Waar zou je drivers het beste kunnen plaatsen op het drielagenmodel?

Drivers behoren bij de logische laag

Interfaces

• Interfaces = de verbindingen tussen de verschillende lagen en onderdelen van een computer
• Hardware-interfaces 
• Drivers
• API
• User Interface

De elektronische verbindingen tussen de fysieke onderdelen van een computer, zoals tussen geheugen en processor, maar ook connectoren (kabels) tussen kern van je computer en randapparatuur als beeldscherm en muis

Driver is speciale software van het besturingssysteem om de hardware aan te sturen, bijvoorbeeld de printer of het beeldscherm etc. 

Application Programming Interface voor communicatie tussen diverse softwaretoepassingen, bijvoorbeeld besturingssysteem en gebruikersprogramma. 

De manier waarop de gebruiker communiceert met een apparaat, zoals het startscherm van je smartphone met een touchscreenfunctie of het bureaublad van een computer waar je programma's kunt starten met een muisklik (of touchscreen), maar denk ook aan stembediening zoals Siri. 

Zelf aan de slag

• Bestudeer Fundament E1.1 Drielagenmodel (paragraaf 1.1 t/m 1.3)
• Maak vraag 1 van paragraaf 1.2 (Drie Lagen)
• Maak vraag 1, 2, 4, 5 en 7 van paragraaf 1.3 (Interfaces)
• Klaar? Bestudeer alvast hoofdstuk 2.1 t/m 2.3 "Lagenmodel herkennen" en maak de vragen

Wat is dus GEEN User Interface?

1. Touchscreen van iPhone
2. API
3. CLI
4. Bureaublad van Windows

Het drielagenmodel in netwerken

• Wat zit er in de fysieke laag?
• Wat zit er in de applicatielaag?
  
• Wat zit er in de logische laag?

Gebruik internet als je er niet uit komt

Fysiek: kabels, servers, clients

Applicatie: chrome, website,  apps

Logische laag: protocollen (ip, http(s))

Wat zit er in de fysieke laag van het internet

Wat zit er in de toepassingenlaag van het internet

Wat zit er in de logische laag van het internet

Huiswerk

Fundament E1 - Drielagenmodel

• Bestudeer hoofdstuk 1.1 t/m 1.3
• Maak 1.2 - vraag 1 en 2
  
• Maak 1.3 - vraag 1, 2, 4, 5 en 7
• Bestudeer hoofdstuk 2.1 t/m 2.3


• Maak 2.2 - vraag 1 en 2
• Maak 2.3 - vraag 1 en 2

De binnenkant van een computer

We gaan kort even kijken naar uit welke onderdelen een computer bestaat:

• Moederbord
• Processor
• Intern geheugen
• Sensoren
• Connectoren
• Opslag
• Voeding

Moederbord

Het moederbord zou je kunnen zien als het skelet en zenuwstelsel van de computer.  Alle onderdelen zitten gekoppeld aan het moederbord. Zowel interne als externe onderdelen.

Processor (CPU)

De hoeveelheid instucties die een processor kan verwerken drukken we uit in MIPS: millions of instructions per second

Mips en Ghz

De snelheid van een processor drukken we uit in hertz. Bij huidige CPU's spreken we zelfs van Gigahertz (Ghz). Dat is een miljard hertz

Geef voorbeelden van software uit de logische op een iPhone

• iOS
• wifi verbinding

Von Neumann architectuur

Kernapparatuur

Randapparatuur

Randapparatuur

Intern geheugen

RAM - Random Access Memory

Het interne geheugen van een computer, ook wel RAM, word gebruikt om tijdelijk informatie op te slaan. Zodra de computer uit gaat is het RAM weer leeg.

ROM - Read-Only memory

Stukje geheugen dat vooral gebruikt wordt bij opstarten. Gegevens in het ROM worden niet gewist als de computer uit staat.

Ok, maar wat heeft dat met het internet te maken?

What even is the internet?

Sensoren en connectoren

Sensor

Een onderdeel dat voor input zorgt heet een sensor. Denk daarbij aan een camera, gyroscoop of touchscreen. Hierbij moeten analoge signalen worden omgezet naar digitaal.

Connector

Connectoren zijn de interfaces tussen verschillende

hardware onderdelen. Denk hierbij aan USB, HDMI of 

stroom

De binnenkant van een computer

We gaan kort even kijken naar uit welke onderdelen een computer bestaat:

• Moederbord
• Processor
• Intern geheugen
• Sensoren
• Connectoren
• Opslag
• Voeding

HDD

Hard Disk Drive

• Bewegende onderdelen
• Relatief goedkoop
• Verouderde techniek

SSD

Solid State Drive

• Geen bewegende onderdelen
• Sneller dan een HDD
• Zelfde techniek als RAM geheugen

CPU

Moederbord

Videokaart (GPU)

Koeler

Voeding

Harde schijf

• Wat is hier de randapparatuur?

Alles behalve de CPU

System on a chip

De voorgaande afbeelding was van een desktop computer. 

Bij een System on a chip heb je een systeem waarbij alle onderdelen op één printplaat zitten.

Raspberry pi

System on a chip - (SOC)

The Qualcomm Snapdragon 400 MSM8226 is an entry-level ARM-SoC for Android smartphones. It integrates four Cortex-A7 cores at up to 1.2 GHz (Quad-Core) and a Adreno 305 graphics card at 450 MHz. Furthermore, a HSPA+ radio, WLAN (b,g,n) and Bluetooth 4.0 are integrated in the SoC.

Waar worden SOC's voor gebruikt?

* smartphones

* embedded systems (bruggetje)

Bij CPU reclames wordt een hoge kloksnelheid (Ghz) genoemd. Leg uit waarom dat misleidend kan zijn