2. De fysieke laag#
Hoewel de eerste informatici hun werk deden zonder computers, beginnen wij in deze module wel bij de fysieke hardware waaruit een computer is opgebouwd. Daar is een heleboel over te vinden, dus we gaan jullie niet uitleggen welke onderdelen er allemaal zijn: daarvoor gaan jullie zelf op onderzoek uit!
Oefening 2.1
Tijdens de les krijg je een computer en een paar schroevendraaiers. Probeer zo veel mogelijk uit te vinden over de computer en alle onderdelen. Je mag alles losschroeven en open maken, maar aan het eind van de les moet alles wel weer in elkaar zitten! Maak dus veel foto’s tussendoor, zodat je precies terug kunt kijken waar elk onderdeel vandaan kwam en waar dat ene stekkertje nou nog maar weer in zat…
Tijdens de les bespreken we wat jullie gevonden hebben. Hier hebben we een paar vragen om je op weg te helpen bij het onderzoek:
Welke onderdelen zitten in deze computer?
Hoe heten deze onderdelen?
Welke rol spelen deze onderdelen?
Met welke andere onderdelen is dit onderdeel verbonden en waarom zou dat zo zijn?
Sommigen van jullie zullen al wat onderdelen herkennen, anderen misschien niet één. Weet je niet wat een onderdeel is of doet: vraag Google eens. Het invoeren van een code, die op een zwart blokje staat, kan een wereld voor je openen. Vaak kun je zo ook achterhalen wat voor soort onderdeel het is, zodat je daar vervolgens mee verder kunt zoeken.
Je doet dit onderzoek samen met de persoon waarmee je ook de eindopdracht gaat maken, zodat jullie al een beetje op elkaar ingespeeld raken. Het is handig om hier in tweetallen te werken: iemand houdt de schroevendraaier vast, terwijl de ander overal foto’s van maakt. Wissel wel af, zodat jullie er beide echt mee aan de slag zijn geweest!
Als je meer structuur nodig hebt om op onderzoek te gaan, gebruik dan deze vragen als leidraad.
Als je de hardware helemaal hebt uitgeplozen, is het interessant om verder te kijken hoe we die hardware nuttig kunnen maken:
Oefening 2.2
Als je de computer wilt gebruiken, dan is de eerste knop op het apparaat die je gebruikt de aan-knop. Even later is het besturingssysteem opgestart en wordt je gevraagd om in te loggen. Wat gebeurt er allemaal tussendoor? Zoek uit hoe de computer opstart en welke abstracties je daar tegenkomt.
2.1. Eindopdracht#
Beschrijf de fysieke opbouw van het systeem dat jullie hebben gekozen voor de eindopdracht. Welke onderdelen zitten er in het systeem? Waar zijn die onderdelen voor? Hoe werken de onderdelen samen? Hoe communiceren de onderdelen met elkaar?
In de meeste systemen vind je drie soorten onderdelen:
Sensoren: deze onderdelen maken het mogelijk om input aan het systeem te geven. Sommige sensoren meten de omgeving, bijvoorbeeld de temperatuur of de lichtintensiteit. Andere sensoren zijn voor gebruikersinteractie, bijvoorbeeld knoppen die een signaal sturen als die worden ingedrukt.
Actuatoren: deze onderdelen zijn de output van het systeem. Beeldschermen en luidsprekers vallen hieronder, maar ook motoren, signaallampjes en alle andere onderdelen die iets in de echte wereld veranderen zijn actuatoren.
Besturing: deze onderdelen vormen het “brein” van het systeem. Ze hebben zelf geen effect op de omgeving en ze hebben ook geen mogelijkheid om informatie uit de omgeving te halen, maar ze zorgen ervoor dat het systeem doet wat het moet doen. Ze verwerken de signalen die van de sensoren komen en sturen de actuatoren aan.
Beschrijf de onderdelen in jullie systeem die van belang zijn voor de belangrijkste functie van het systeem en verdeel de onderdelen daarbij in de drie categorieën die hierboven beschreven zijn. Voeg afbeeldingen toe en leg ook uit wat de functie van elk onderdeel in het systeem is. Zoek ook de chips die op printplaten in jullie systeem zitten verder uit en leg waar mogelijk de link naar de onderdelen die je in een computer tegenkomt. De meeste moderne systemen zijn (tot op zekere hoogte) computergestuurd, dus onderdelen als een CPU, werkgeheugen en opslag zijn meestal wel ergens te vinden.
Als je het apparaat hebt dat je wilt onderzoeken en je kunt het uit elkaar halen: doe dat vooral. (Maar liever niet als dat apparaat nog in gebruik is…) Gebruik anders andere bronnen: tear-down video’s, reparatie video’s, reparatiehandleidingen (vooral bij oudere apparaten staat in de handleiding soms uitgebreid beschreven hoe het in elkaar zit!). Vraag mensen die er iets van weten, als je die kunt vinden! En als je niets kan vinden: logisch nadenken, wat is er nodig om dit te laten werken? Zoals altijd: vermeld je bronnen!
Zie de rubric bij de eindopdracht om te zien hoe dit onderdeel beoordeeld wordt.