Hard en software

Hard en software

Welke onderdelen zitten er in of aan een computer (of smartphone?)

In een computer zitten veel samenwerkende onderdelen met elk een eigen taak.

Over de werking van deze onderdelen later meer (volgende les)

Wat voor verschillende soorten software kun je bedenken die op een computer of smartphone draait?

Het "besturen" en gebruiken hardware gaat door middel van software:

• Apps en programma's
• Besturingssysteem (Windows, MacOS, Linux, Android, iOS)
• Drivers en interfaces.

Hierover ook later meer. Eerst eens even uitzoomen en kijken naar de plek die deze zaken innemen in een computersysteem

Het Drielagenmodel

Dit is een manier om naar de werking van digitale systemen te kijken.

Laten we een smartphone als voorbeeld nemen

Wat neemt doorgaans de meeste ruimte in bij een smartphone

1. Interne Opslag
2. Wifi chip
3. Batterij
4. GPS module

Smartphone:
Hardwarelaag

Alle fysieke onderdelen van de telefoon zoals:

• camera
• touchscreen
• geheugen
• processor
• accu
  
• chips voor communicatie.
• etc
  

Wat voor smartphone heb je?

Android

Apple / iPhone

Iets anders

Ik heb geen smartphone

Smartphone:

Logische laag

Software die de hardware aanstuurt en mag gebruiken:

• Operating System (iOS of Android)
• (op PC ook nog drivers, bij smartphone ingebouwd in OS)

Smartphone:

Toepassingenlaag

Alle apps op je telefoon staan:

• browser
• muziekspeler
• camera-app
• games
• foto-bewerking
• etc. etc.
  

Welke app op je smartphone gebruik je het meest?

Browser

Instagram

Whatsapp

Tiktok

e-mail

Twitter of Facebook

Game

Iets anders

Het Drielagenmodel:

Belangrijke beveiliging

Apps kunnen niet rechtstreeks bij de hardware!

Het OS fungeert als "portier".

Wat voor beveiligingsrisico's zie je als apps rechtstreeks bij de hardware zouden kunnen?

Communicatie via interfaces

• Hardware --> Hardware: Kabels, connectoren, printplaat

• Hardware --> logische laag: Drivers en kernel (vertaalt hardware signalen naar bruikbare in- en uitvoer voor het OS

• Software --> Software: Software interfaces (API's) (maakt functionaliteit van ene stuk software beschikbaar voor andere software)
• Software --> Gebruiker: User Interface (stelt gebruiker in staat om invoer te geven door knoppen, tekstinvoer, etc.)
  

Drielagenmodel is ook van toepassing op internet en netwerken

• Fysieke laag o.a: Kabels, zenders en ontvangers, Servers, Clients

• Logische laag: protocollen zoals HTTP, IP, etc.
• Toepassingslaag: Apps, websites, etc.
  

Bij webapplicaties zijn er clients en servers. Deze kun je ook langs het 3 lagenmodel leggen

Soorten computers

Van "groot" naar "klein"

• Supercomputer​
  
• Mainframe​ 
• Server​ 
• Personal computer​ 
• Embedded systems​ 
• Internet of Things-apparaten

Supercomputer

Supercomputers zijn de krachtigste en snelste computers
op aarde

• Ruimtevaartprojecten
  
• Wetenschappelijk onderzoek
  
• Weersvoorspellingen
  

Mainframe

Iets lichtere supercomputers. 

Focus op jarenlang ononderbroken werken zonder storingen:

• Banksysteem
  
• Defensiesystemen
• Landelijk treinnetwerk
• Kerncentrale
• etc.

Server

Biedt een dienst aan op het internet. Bijvoorbeeld:

• Webserver
• Fileserver
• DNS server

Meestal "groot" systeem, maar in principe kan elk systeem als server fungeren met de juiste software

Personal Computer (PC)

Computer voor persoonlijk gebruik en dus relatief klein van afmeting

Term PC verwijst meestal naar desktop PC, maar kan eigenlijk ook slaan op:

• laptop
• smartphone
• tablet

Embedded system

Een apparaat waarbij de computer ingebed is

• In auto’s
  
• In huizen
  : Domotica
• In ons lichaam
  : bv Pacemaker 
• etc.

IoT appraten

(Internet of Things)

Alles gaat aan het internet. Eigenlijk soort Embedded systems, maar meer netwerk van kleine onderdelen:

• Sensoren
• 
  

Smart City: sensoren en camera's in de stad

Domotica: sensoren en actuatoren in je huis

• In auto’s
  
• In huizen
  : Domotica
• In ons lichaam
  : bv Pacemaker 
• etc.

De (belangrijkste) onderdelen van een computer

Processor (CPU)

"Brein" van de computer

• Besturing:
  voert programma's uit
  
  
• Rekenmachine:
  voert berekeningen uit

Werkgeheugen (RAM)

Werkt nauw samen met de CPU

Tijdelijke, snelle opslag van 

• gegevens 
• programma-instructies 

Moderne systemen zo'n 8GB

Von Neumann architectuur

Moederbord

Koppeling tussen de verschillende onderdelen

Sommige onderdelen geïntegreerd (zoals WiFi, geluidkaart, etc.)

Harde Schijf

Langdurige opslag:

• Programma's
• Documenten
• Instellingen
• etc.

Videokaart (GPU)

Verantwoordelijk voor berekenen van het beeld. Met name belangrijk bij veeleisende taken zoals:

• 3D Games
• Simulaties
• 3D renders (animatiefilms)
• (Cryptocurrency zoals Bitcoin)

En nog veel meer onderdelen...

• Externe andapparatuur: printer, muis, monitor, etc
• Sensoren: touchscreen, lichtsensor, GPS, gyroscoop, etc
• Actuatoren: Trilmotor, flitslicht, etc.
• Communicatiechips: 4G, WiFi, bluetooth, netwerkkaart, etc.
• Voeding en/of batterij
• ...

Operating system

Tussenlaag tussen applicaties en gebruiker aan de ene kant en de hardware aan de andere kant.

• beheer van (rand)apparatuur
• bestandsbeheer
• taakbeheer

Beheer (rand)apparatuur

Zorgen dat randapparatuur werkt 

Hiervoor wordt speciale software gebruikt: drivers

OS zorgt ook dat hardware beschikbaar is voor applicaties

Bestandsbeheer

• OS is de "baas" van alle opslagmedia, zoals Harde schijven
• Bestandssyteem: indeling van de schijf in clusters.
• OS bepaalt in welke clusters een file wordt opgeslagen
• VB: bestand van 280kb met clustergrootte van 32 kb -->

Wat is het formatteren van een schijf (bv. harddisk of USB drive)?

1. Bepalen hoe groot de schijf is
2. Hem onklaar maken zodat je hem veilig kunt weggooien
3. De schijf leegmaken en klaar voor (nieuw) gebruik
4. Hem met een hamer een andere vorm aanmeten

Taakbeheer

• Multiprocessing
  Moderne CPU's hebben meerdere "cores".
  OS verdeelt taken over cores
• Multitasking
  Een core kan maar 1 ding tegelijk. Door snel te wisselen toch veel taken tegelijkertijd

Applicaties zijn afgesteld op het OS

• Android app is niet (zomaar) te installeren op iOS en andersom
• Windows vs Mac: hetzelfde probleem
  
• Soms opgelost door een tussenlaag
  (bv. Java-programmeertaal)
  

Wat is een voordeel van applicaties die "web-based" zijn?
(Denk aan Sketchup of Google Docs)

1. Je hoeft ze nooit te updaten
2. Je kunt gemakkelijk verder werken op een andere computer aan een project
3. Het maakt niet uit welk OS je gebruikt
4. Ze zijn ook mobiel bruikbaar

Soorten software

Standaard-software:

• Beschikbaar en gemaakt voor groot publiek
• Bv: Word, Chrome, games, etc.
  

Specialistische software:

• Voor kleinere doelgroep die specifieke doelen/eisen heeft:
• Bv: Programmeersoftware, Designsoftware, Boekhouding, etc

Maatwerk software

• Op maat gemaakt voor (meestal) grote klant
• Bv simulatiesoftware voor het leger, software belastingaangifte, etc
  

Wat is een emulator?

Emulatorsoftware

Simuleert hardware van ander apparaat, zoals smartphone of (oude) spelcomputer.

• Handig voor testen
• Mogelijk oude software blijven gebruiken

Virtual Machines

Soort emulatie, maar dan met doel veel verschillende "machines" op 1 stuk hardware te draaien.

Veel gebruikt voor servers, zoals webservers.

• Goed schaalbaar
• Makkelijk in beheer
  
• Relatief goedkoop
• Eindgebruiker merkt het niet: lijkt volwaardig systeem
  

Software licenties

Software is te koop, of soms gratis of ondersteund met advertenties. Er is altijd een gebruiksovereenkomst bij software.

Bijvoorbeeld:

• Commerciële software (betaald gebruik en met copyright)
  
• Freeware (gratis te gebruiken, maar wel met copyright)
  
• Open Source (vaak met GNU license: soort Creative Commons voor software)
  

Wat is freemium software?

Geef jij wel eens geld uit aan/in apps?

Nog nooit gedaan

Een enkele keer

Regelmatig

Vaak