Les 5 + 6 (4Vin7): OS + Automaten + PO

• Informatica
• Middelbare school
• havo, vwo
• Leerjaar 4

Blok 3: architectuur en Physical Computing

Besturingssystemen en software

Embedded systems

Embedded systems

Systemen die één specifiek doel of functie hebben

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.

Von Neumann architectuur

Kernapparatuur

Randapparatuur

toetsenbord, muis, touchpad, harde schijf, camera, microfoon etc.

Randapparatuur

beeldscherm, printer, harde schijf, boxjes etc.

VNM = onderscheid tussen kernapparatuur en randapparatuur

De binnenkant van een computer

Moederbord

Processor

Intern geheugen

Sensoren, Actuatoren, Connectoren

Opslag

Voeding

Uitvoeren van een programma

Execution Cycle

Besturingssysteem en andere software

Operating System (OS)

• Software die tot de logische laag behoort
• Verzorgt o.a. communicatie tussen software van applicatielaag en hardware van fysieke laag

• Drie kerntaken van OS

1. Beheer van randapparatuur
   
2. Bestandsbeheer
   
3. Taakbeheer
   

• Meerdere soorten Besturingssystemen.

Beheer randapparatuur

Bestandsbeheer: waar staat (welk deel v.e.) bestand?

NB: 1e geheugenadres = 0!

Taakbeheer - multitasken

In welke laag van het drielagenmodel zit het besturingssysteem?

1. Besturingslaag
2. Toepassingenlaag
3. Logische Laag
4. Fysieke Laag

Hoe heet de software die OS gebruikt om randapparatuur zoals de printer aan te sturen?

1. Interface
2. Driver
3. API
4. ROM

Het OS zorgt ervoor dat de datablokken van een bestand altijd in aaneengesloten geheugenadressen staan.
Waar of niet waar?

1. Niet Waar
2. Waar

Wat is de term voor het toekennen van CPU-tijd aan steeds wisselende taken en programma's?

1. Taakbeheer
2. Switching
3. Bestandsbeheer
4. Multitasking

Wat is wereldwijd meest gebruikte besturingssysteem?

1. Microsofts' Windows
2. Google's Android
3. Apple's iOS
4. Apple's OS X

Blok 3: architectuur en Physical Computing

Toestandsdiagrammen

E1 > B3

• Tot nog toe technische details van samenspel tussen hardware en software
• Nu overstap naar maken van code om ervoor te zorgen dat hardware doet wat je wil dat het doet;
• Voorwerk vóór coderen o.a.:

1. Uitschrijven van doel en functionele eisen van systeem
2. Modelleren van het gebruikersproces 

• Voor dat laatste: toestandsdiagrammen 
  

Eindige automaten (B3)

• Eindige automaten zijn modellen om werking van echte apparaten te ontwerpen, beschrijven of te bestuderen 
  
• Werking wordt weergegeven in een toestandsdiagram: 

Toestandsdiagrammen

Toestandsdiagram v.e. game

Maak vraag 1a van §1.3 van B3

• Wat zijn de 3 toestanden?
• Teken de toestandsdiagram met de 3 toestanden en de mogelijke transities 
• (begin- en eindtoestand hoeven niet)
• Gebruik papier
  
• Of maak gebruik van diagrams.net
  
• Klaar? Maak alvast vraag 1b en 1c

vraag 1a + 1b van §1.3 van B3

• Toestanden vraag 1b: 
• r1g2, r1o2, g1r2 en o1r2
• Maak vraag 1c (vergeet de tijden!)

vraag 1c van §1.3 van B3

• Toestanden vraag 1b: 
• r1g2, r1o2, g1r2 en o1r2
• Maak vraag 1c (vergeet de tijden!)

vraag 2 van §1.3 van B3

• Toestanden vraag 2a: 
  
• g1r2r3g4
  
• g1g2r3r4
• r1g2g3r4
• Maak vraag 2b en 2c
  

vraag 2 van §1.3 van B3

• Toestanden vraag 2a: 
  
• g1r2r3g4
  
• g1g2r3r4
• r1g2g3r4
• Diagram vraag 2b
• 2c: Verkeerslicht 1 vaakst groen
  

Vraag 1 §1.4 diagram Game

• 1a: als tegenstander te veel gewond is door speler moet hij vluchten +  als de speler hem inhaalt op zijn vlucht moet hij weer vechten + speler kan tegenstander in het gevecht ook uitschakelen (eindtoestand)
  

Vraag 1 §1.4 diagram Game

• 1b: Vanuit toestanden ‘wacht’, ‘volg’, ‘vecht’ en ‘vlucht’ transitie naar nieuwe toestand ‘vecht met draak’. Vanuit die toestand twee transities naar de eindtoestand STOP (‘tegenstander uitgeschakeld’ en ‘draak uitgeschakeld’).
  

Vraag 2 §1.4 diagram Game

Vraag 2 §1.4 diagram Game

Toepassing automaten

1. Om gedrag van een systeem te beschrijven (modelleren)
   
2. Om 'antwoorden' te genereren:
3. Om 'antwoorden' te controleren:

• Ad 2: denk aan random postcode, random wachtwoord, automatisch aanvullen op telefoon, AI-toepassingen
• Ad 3: denk aan spelling-check, grammatica-check, check of nieuw wachtwoord voldoet aan gestelde eisen, form-validation (juiste invoer bij telefoonnummer, e-mail etc).

Aan de slag

• Bestudeer Fundament B3 hfdst. 2.1 t/m 2.4 
• Maak §2.2 - vraag 1 + 2 + 4
• Maak §2.3 - vraag 1 + 6
• Maak §2.4 - vraag 1



• Werk aan je PO (zie de opdracht in Classroom)

• Wat is het doel van het systeem + welke functionaliteiten?
• Welke sensoren en actuatoren worden er gebruikt?
• Toestandsdiagram(men: verschillende versies per ontwikkeling van de code)
• Logboek met bespreking van problemen en geprobeerde oplossingen + bijdragen van groepsleden
• Evaluatie van systeem: mogelijkheden en beperkingen
• De micro:bit-code

PO

Automaat als generator

Welke zinnen kun je maken?

De dunne kapitein floot;

Een jonge poes dronk en een kleine professor vertelde;

etc. 

Maak vraag 1 + 3 + 4 van §2.2

Vraag 1 §2.2 (Postcodes)

Vraag 3 §2.2 (Klasnamen)

Vraag 4 §2.2 (Eindig vs oneindig)

• Met de eindige automaat van vraag 3 is het mogelijk om oneindig veel verschillende klasnamen te genereren. Het aantal cijfers na de laatste letter is namelijk onbeperkt. Waarom spreken we dan toch van een eindige automaat?
• Het woord 'eindig' in eindige automaat slaat op het aantal toestanden, niet op het aantal mogelijke uitkomsten. Een eindige automaat heeft altijd een eindig aantal toestanden (zeven in dit geval). 

Automaat als controlemiddel

Kan de zin: de dunne kapitein floot en dronk?

Nee... 

Automaat als controlemiddel

Is 061418792 een correct mobiel nummer?

Nee: 1 getal te weinig 

Maak vraag 1 + 6 van §2.3

Vraag 1 §2.3 (controle tekst)

Vraag 1 §2.3 (controle tekst)

Vraag 6 §2.3 (generator of controle)

•  Wat is het verschil tussen een controlerende en genererende eindige automaat van dezelfde soort tekst, zoals e-mailadressen of telefoonnummers?
  
• Er is geen verschil. De toestandsdiagrammen zijn hetzelfde. Het verschil zit in de wijze waarop we de eindige automaat gebruiken. Wordt er gecontroleerd, dan kiezen we transities aan de hand van de tekst. Wordt er gegenereerd, dan kiezen we tekst aan de hand van de transities.

Beperkingen Eindige Automaat (§2.4)

• Allerlei processen (ook buiten de informatica) te beschrijven met eindige automaten;
• Maar... geen geheugen
• Bijhouden hoe vaak een letter, element of getal voorkomt, gaat dus niet. 
• (Kan overigens wel met een stapelautomaat)

Beperkingen Eindige Automaat (§2.4)

<h1>Titel</h1> is correct

maar deze automaat rekent ook <h1>Titel</div> goed, omdat de automaat bij de toestand 'eindtag' niet meer weet wat de 'begintag' was.

Deze automaat rekent zelfs <h1>Titel<h1> goed, dus zonder de / in de eindtag...

Vraag 1 §2.3 (controle tekst)

Aan de slag

• Bestudeer Fundament B3 hfdst. 2.1 t/m 2.4 
• Maak §2.2 - vraag 1 + 2 + 4
• Maak §2.3 - vraag 1 + 6
• Maak §2.4 - vraag 1



• Werk aan je PO (zie de opdracht in Classroom)

• Wat is het doel van het systeem + welke functionaliteiten?
• Welke sensoren en actuatoren worden er gebruikt?
• Toestandsdiagram(men: verschillende versies per ontwikkeling van de code)
• Logboek met bespreking van problemen en geprobeerde oplossingen + bijdragen van groepsleden
• Evaluatie van systeem: mogelijkheden en beperkingen
• De micro:bit-code

PO