Decompositie

• Informatica
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 4

Module E - Hard- en software

• Drielagenmodel
• Hardware
• Software

Drielagenmodel

• Je kan de architectuur van digitale artefacten uitleggen in termen van drie lagen:
  Fysieke laag
  , Logische laag en de Toepassingenlaag
• Je kan beschrijven welke diensten de fysieke laag levert aan de logische laag
• Je kan beschrijven welke diensten de logische laag levert aan de toepassingen laag

Het Drielagenmodel

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

Laten we een smartphone als voorbeeld nemen

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. Denk aan een OS of drivers voor hardware

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

Welke lagen kan je op deze afbeelding zien?

Je ziet eigenlijk alleen hardware. De fysieke laag dus

Smartphone:
Hardwarelaag

Alle fysieke onderdelen van de telefoon zoals:

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

Welke lagen kan je op deze afbeelding zien?

Je ziet het besturingssysteem en verschillende apps. Je kan zeggen dat je de software en de logische laag ziet.

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)

Geef voorbeelden van software uit de logische op een iPhone

• iOS
• wifi verbinding

Werking besturingssysteem

Het besturingssysteem zorgt ervoor dat de software met de hardware kan communiceren.

Smartphone:

Toepassingenlaag

Alle apps op je telefoon staan:

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

Geef voorbeelden van software uit de toepassingslaag op de pc voor je

• notepad
• chrome
• visual studio
• etc..

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?

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?

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.)
  

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

What even is the internet?

• 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))

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

• Je kan ten minste 4 onderdelen uit een computer beschrijven en de relatie die ze hebben

Hardware

Hardware - geheugen

Je kunt benoemen welke soorten geheugen er in een computer zitten en waar deze voor gebruikt worden

Relatie 

gebruiker / hardware

De computer communiceert meestal niet rechtstreeks met de gebruiker.

• De gebruiker communiceert met de applicatie
• De applicatie communiceert met het besturingssysteem
• Het besturingssysteem communiceert met de hardware

Von Neumann architectuur

Kernapparatuur

Randapparatuur

Randapparatuur

Soorten geheugen

• RAM - werkgeheugen
• ROM - geheugen
• HDD - opslag
• SSD - opslag

RAM

Random Access Memory

Verliest wel gegevens als de stroom uit gaat

CD-ROM

Read-Only Memory

• Kan niet naar geschreven worden
• Verliest geen gegevens als de stroom uit gaat
• Zit in chips zoals BIOS en EEPROM

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

Wat hoort volgens Von Neumann bij kernapparatuur?

1. ROM
2. RAM
3. Beide
4. Geen van beide

En in welke laag van het drielagenmodel zit een SSD?

Embedded systems

Embedded systems

Systemen die één specifiek doel of functie hebben

Waarom kan je zeggen dat een smartwatch géén embedded system is?

Wat is de juiste relatie tussen de gebruiker en de hardware?

1. hardware – applicatiesoftware – besturingssysteem – gebruiker
2. applicatiesoftware – besturingssysteem – hardware – gebruiker
3. gebruiker – besturingssysteem – applicatiesoftware – hardware
4. gebruiker – applicatiesoftware – besturingssysteem – hardware

Lees onderstaande uitspraken over software. Welke uitspraak is juist (één antwoord mogelijk)?

1. Freeware is gratis te gebruiken software, waarvan je de broncode mag aanpassen
2. Het is legaal om een softwarepakket dat je van een vriend geleend hebt, op jouw pc te installeren
3. Open source software is óf gratis óf veel goedkoper dan commerciële software
4. Shareware is software die je via het internet kan gebruiken

Een scooter bevat software om verschillende onderdelen aan te sturen. Dit is een voorbeeld van...

1. een besturingssysteem
2. embedded systeem
3. maatwerksoftware
4. specialistische software

Werking besturingssysteem

Het besturingssysteem zorgt ervoor dat de software met de hardware kan communiceren.

Functies besturingssysteem

• Beheer van hulpbronnen
  
  
• Bestandsbeheer
  
  
• Taakbeheer

Beheer van hulpbronnen

Het besturingssysteem houdt onder andere bij welke programma's gebruik maken van welk deel van het geheugen.

Ook zorgt het besturingssysteem voor de communicatie met randapparatuur, zoals bijvoorbeeld een muis of toetsenbord.

Bestandsbeheer

Het besturingssysteem beheert de bestanden die worden opgeslagen op de harde schijf van de computer.

Ieder besturingssysteem heeft zijn eigen manier van het beheren van bestanden.

Taakbeheer

Het besturingssysteem zorgt voor de juiste uitvoering van programma's. Onder andere door een eerlijke verdeling van processortijd.

Soorten besturingssystemen

Er bestaan tientallen verschillende besturingssystemen. De meest bekenden zijn Windows, OS X, IOS, Android en Linux. 

Ieder besturingssysteem geeft op een eigen wijze invulling aan de drie functies van het besturingssysteem.

UNIX

De meeste besturingssystemen zijn gesloten software. UNIX is echter een besturingssysteem waarvan de broncode open is. Daarom bestaan er veel verschillende UNIX varianten, waarvan Linux de bekendste is.

Omschrijf in je eigen woorden wat een besturingssysteem precies doet.

De functie "beheer van hulpbronnen" van een besturingssysteem zorgt voor (meerdere antwoorden mogelijk):

1. Bijhouden geheugengebruik van software
2. Opslag van bestanden
3. Toekennen van processortijd
4. communicatie muis en toetsenbord

Leg kort uit hoe het kan dat als je een brief aan het typen bent in MS Word je tegelijkertijd ook nog op internet kan zoeken naar informatie.

Hoe komt het dat er zoveel verschillende versies van het besturingssysteem Linux zijn?

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

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