Computer

De 1e IBM personal computer

Een computer is een apparaat voor de verwerking van gegevens. Een computer werkt op elektriciteit. De computer is eigenlijk gewoon een rekenmachine.

Vroege computers waren alleen bedoeld om te worden gebruikt voor berekeningen. Eenvoudige handmatige instrumenten zoals het telraam hebben mensen al sinds de oudheid geholpen bij het uitvoeren van berekeningen. In het begin van de industriële revolutie werden enkele mechanische apparaten gebouwd om lange, vervelende taken te automatiseren, zoals het geleiden van patronen voor weefgetouwen. Ook het orgelboek van een draaiorgel kun je zien als een voorloper van de computer. In de tweede helft van de twintigste eeuw vond men de microprocessor uit en ontstonden de computers zoals we ze nu kennen.

Onderdelen

De computer bestaat uit allerlei onderdelen (componenten). Dit wordt de hardware genoemd. Deze kan werken dankzij een programma, ofwel de software, waarvan het besturingssysteem de belangrijkste is.

Daarnaast heb je nog de randapparatuur zoals een beeldscherm, een toetsenbord, muis en een printer. De eigenlijke computer (vaak een desktop of een laptop) bevat de volgende onderdelen:

• HDD (Hard Disk Drive of harde schijf) of SSD (Solid State Drive)
• Moederbord met daarop:
  • Slots (sleuven) met werkgeheugen of RAM (Random Access Memory)
  • Processor of CPU (Central Processing Unit).
  • ROM of Read Only Memory
  • BIOS of Basic Input Output system
• Vaak een losse Videokaart of GPU (Graphics Processing Unit) die ook in een slot op de moederkaart aangesloten is
• Voeding
• Ethernet (internet) kaart (soms nog met telefoon aansluiting)
• Kleine speaker
• Vroeger vaak een floppydisk speler
• Later een CD-ROM of DVD speler
• Aansluitingen voor Randapparatuur

Andere soorten computers als een I-pad (tablet) en een smartphone hebben in principe dezelfde componenten, alleen is het beeldscherm erbij ingebouwd en typ je op het beeldscherm (touchscreen)

Beveiliging van een computer

De beveiliging van een computer moet goed zijn: Anders komen hackers binnen. Het goed beveiligen van een computer is heel erg moeilijk. Daarom laat je dat beter aan experts over. Maar belangrijk zijn: een virusscanner (die illegale programma's herkent en tegenhoud), een firewall (die voorkomt dat anderen via het internet in jouw computer kunnen komen) en een goed password dat moeilijk te raden is. Dus niet je naam of geboortedatum.

Hoe werkt een computer?

Flaggebouw met lichten 'aan' (1) en 'uit' (0)

De computer kan gek genoeg alleen maar met nullen en enen rekenen. De computer heeft daarvoor een eigen taal; de machinetaal. Dat heeft te maken met de bouw van de processor en het geheugen. In de digitale wereld heb je eigenlijk alleen maar 'aan' en 'uit'. Dat vertaal je het makkelijkst in 1 en 0. Zeg maar een schakelaar. Vergelijk het met alle lampen in de woonkamers van een flatgebouw. Zijn alle lampen aan, dan is de hele flat verlicht. Doe je er een aantal uit, dan kun je figuren maken. Met 1 en 0 codes (bits) kan een computer alles onthouden: letters, getallen, kleuren, vormen, noem maar op. De letter A heeft bijvoorbeeld de code 0-1-0-0-0-0-0-1. De letter B heeft weer een andere code, bijvoorbeeld: 0-1-0-0-0-0-1-0. Dat noemen ze met een moeilijk woord binair, wat betekent dat je alleen maar 2 keuzes hebt: 0 of 1, oftewel aan of uit. Als je dus een filmpje zit te bekijken, is de computer als een gek bezig enen en nullen te bekijken en te kijken wat hij ermee moet doen. Maar om het nog iets makkelijker te maken hebben ze voor die 8 bits samen een ander woord bedacht: Byte.

Het is de Processor die in het geheugen leest, daar de Bytes ophaalt en die verwerkt. Zo'n Byte kan een opdracht zijn voor de processor om iets te doen (bijvoorbeeld: tel de volgende getallen bij elkaar op) of gegevens waar de processor iets mee moet doen.

Ook de randapperatuur werkt met die enen en nullen. Bekijk een beeldscherm maar eens van heel dicht bij. Dan zie je ook een soort rode, groene en blauwe lampjes. En je raad het al, die zijn of aan of uit. Ook onder de toetsen van het toetsenbord zitten schakelaars.

Er gebeurt eigenlijk niets tegelijkertijd, al lijkt dat wel zo omdat het zo snel gaat. De processor handelt opdracht voor opdracht uit. Neem alleen al het intypen van een letter, dat vrijwel meteen op het scherm verschijnt. Vanaf het toetsenbord of je display (scherm) van je mobiele telefoon krijgt de processor een signaal van een toets. Elke toets heeft z'n eigen signaal (zie hiervoor). De processor haalt uit het interne geheugen het bijbehorende teken op en stuurt vervolgens een signaal naar het beeldscherm zodat daar het juiste teken verschijnt. Hierbij wordt dus ook het interne geheugen gebruikt, waar opgeslagen is welke letter, welk leesteken of welk cijfer bij welke toetsaanslag hoort. Gaat het om een gewone tekst, dan wordt er bij de cursor (het knipperende streepje) gewacht op het volgende teken. Dit is maar een heel klein voorbeeld met een paar stappen. Iets dergelijks gebeurt er ook met de aanwijspijl die bij elke muisbeweging over het scherm meebeweegt. De beweging van de muis wordt ook omgezet in een signaal, zoiets als zoveel stapjes naar boven of naar beneden, en zoveel stapjes naar links of rechts (dat werkt met coördinaten). Die coördinaten zijn ook getallen die als een signaal naar de processor gaan en die vervolgens op het beeldscherm worden uitgevoerd. Je merk misschien al dat er veel woorden nodig zijn om maar een enkele handeling uit te leggen. En dan zijn dit nog maar de simpele invoer handelingen. Het eigenlijke werk moet dan nog beginnen.

Harde schijf

Opengeschroefde harde schijf met lees en schrijfkop op beweegbare arm

Meestal heeft een computer een harde schijf om alle programma's en gegevens op te slaan. Die bestaan uit een aantal flinterdunne ronde platen (platters genoemd) die magnetisch zijn. Er is dan een lees-schrijf-kop. Een soort langwerpige arm van metaal die magnetisme kan lezen en schrijven. Die kop 'leest' wat er aan enen en nullen op de schijf staan (niet met het blote oog zichtbaar) en kan deze ook 'schrijven'. Dus hou nooit een magneet bij je harde schijf in je pc, want dan wordt hij gewist (formatteren, maar alles wordt in feite een 0, dus ook de lege plekken). Tegenwoordig gebruiken computers echter meestal een SSD, dat is een geheugen dat werkt als een harde schijf, maar niet magnetisch is. Er zitten dan ook geen ronddraaiende platen in maar microchips. Het zijn net een soort USB-sticks, maar dan groter.

Geschiedenis

Colossus

Zie Geschiedenis van de computer voor het hoofdartikel over dit onderwerp.

Veel mensen vertellen dat de ENIAC de eerste computer was, de bouw daarvan duurde maar liefst 3 jaar (van 1943 tot 1946), maar eigenlijk was dat de Colossus die in 1943 in het geheim werd gebouwd voor het kraken van de code die de Duitsers in de 2e wereld oorlog gebruikten om elkaar geheime berichten te sturen, zonder dat anderen die konden lezen. Die berichten werden met morse met behulp van radiogolven (of ook wel door kabels) gestuurd. Ook morsetekens worden in feite met aan en uit gevormd, alleen dan met kort aan (punt) en een lang aan (streep). De combinatie van punten en strepen vormden letters en cijfers. Omdat ze ook via de lucht werden verzonden (je zou het de voorloper van Wifi kunnen noemen), konden de geallieerden het afluisteren. Maar omdat de Duitsers de letters (en dus ook morsecodes) telkens verwisselden (versleutelden), kon men het bericht niet ontcijferen, totdat ze een machine ontwikkelde die dat wel kon:

Enigma

de Enigma. Maar die was erg ingewikkeld want toen hadden ze nog geen computerchips, alles ging met complexe mechanische schakelaars. Pas toen rond 1950 de moderne transistor (een mini elektronische schakelaar) werd uitgevonden kon men de computers steeds kleiner maken. De wet van Moore zegt dat computers elke 2 jaar 2x zoveel transistoren op hetzelfde oppervlak van de chip kunnen krijgen. Dat betekend dus 2x zoveel geheugen en 2x zoveel rekenkracht! In 2021 loopt de wet echter tegen zijn einde omdat de transistoren nu uit enkele atomen bestaan, kleiner kan gewoon niet meer. Om een idee te krijgen hoeveel kleiner de computer is geworden: De computer die de NASA gebruikte voor de maanlandingen in 1969 en daarna, had maar een fractie van de rekenkracht en geheugen die nu in een telefoon zitten. Hij woog 32Kilo, had in totaal 32 kilo (=1.000) byte geheugen. Een moderne telefoon weegt een paar 100 gram en heeft zeker 32 giga (1.000.000.000) byte geheugen. Dat is dus 1 miljoen keer meer. In die tijd hadden ze ook harde schijven die zo groot waren als een wasmachine en waar ze 5 Mega (1.000.000) Byte op konden opslaan. Daar zou hooguit één foto uit een moderne telefoon op passen! Op dit moment zijn er harde schijven ter grootte van een Donald Duck pocket waar 5 Terra (1.000.000.000.000) Byte op kan worden opgeslagen. Ook weer 1 miljoen keer meer.

Voor de toekomst zijn er echter nieuwe ideeën om computers te maken, de zogenaamde kwantumcomputers. Die zijn echter héél erg ingewikkeld en niet geschikt om thuis te gebruiken.

Software

Programma's op de computer noem je software of app's (van applicatie = toepassing). Er zijn verschillende soorten programma's, bijvoorbeeld voor tekstverwerking, internet browsen, videogames en nog veel meer. Eigenlijk is er voor alles wat je op de computer kan doen een programma. Steeds meer software kun je ook op internet vinden. Het hoeft dan niet meer geïnstalleerd te zijn op je eigen computer en je kunt er toch gebruik van maken. De naam hiervoor is cloud computing. Cloud is Engels voor wolk. Het internet is dan de "wolk" waar alle programma's te vinden zijn. Maar als de server bij een cloud-dienst (die jij gebruikt) het niet goed doet, of je internet werkt niet, dan heb je geen toegang tot je gegevens bij die dienst. Toch moet je oppassen met die online spellen. Ze kunnen computervirussen bevatten. Zoals gezegd is een goede beveiliging dan noodzakelijk.

Programmeren

Je kan zelf programmeren in een programmeertaal, dat is veel makkelijker dan nullen en enen in te typen. Een programmertaal werkt met opdrachttermen die in machinetaal worden omgezet. Vergelijk het een beetje met het aansturen met commando's van een geblindoekte persoon die je door een doolhof stuurt: "loop", "naar links", "stop", enzovoorts. Ook in de computer programmeertaal noemt men het commando's. Een reeks van die commando's noemt men een script.

Een bekende programmeertaal is bijvoorbeeld PHP (Je hebt ook nog C, C++, C-Sharp, Java, enz.). Daarmee kan je bijvoorbeeld een contact-formulier maken. Om het mensen wat makkelijker te maken, zijn er ook gratis PHP-scripts te vinden op internet. Dan hoef je er niet veel verstand van te hebben. Er zijn ook PHP applicaties, zoals MediaWiki. Dat wordt ook gebruikt voor websites zoals Wikipedia en WikiKids. Wil je snel en eenvoudig leren programmeren, dan kun je kijken naar Scratch. Scratch is heel geschikt voor kinderen. Met Scratch kun je met blokjes programmeren die je aan elkaar koppelt, als een soort Lego, elke blokje staat voor een bepaalde opdracht (commando) die de computer moet uitvoeren.

Besturingssystemen

Je hebt verschillende soorten besturingssystemen. Het besturingssysteem is het centrale programma van de computer. Het zorgt ervoor dat andere programma's met nuttige functies erin of spelletjes op de computer kunnen werken. De twee meest bekende zijn Mac OS en Windows.

• Mac OS X
• Windows
• Linux
• Google Chrome OS
• Android

Links

• (en) Website met computertermen
• How to Build a Computer Engels