Abstractie binnen de computer

In Hoofdstuk 4 Een hiërarchie van open protocollen, zag je dat internetsoftware op verschillende abstractieniveaus is gerangschikt, met applicatieprogramma's (zoals je e-mailprogramma) op het hoogste niveau en netwerkprotocollen zoals WiFi en Ethernet op het laagste niveau. De hogere abstractieniveaus staan dichter bij de manier waarop mensen denken en lagere niveaus dichter bij de manier waarop machines werken.

Net zoals internet heeft de manier waarop een computer werkt ook abstractieniveaus.

Er zijn talloze abstractieniveaus waarmee computers werken. Hieronder zijn ze georganiseerd in drie overkoepelende domeinen:

Softwaredomein

De programma's die je schrijft en gebruikt zijn software, maar onder deze programma's bevindt zich meer software die hen helpt te werken. In deze les kijken we naar vier abstractielagen binnen het softwaredomein:

• applicaties, die je schrijft en ziet;
• programmeertalen, die worden gebruikt om ze te schrijven;
• bibliotheken, die handige functies bevatten waarmee je rommelige details kan verbergen;
• besturingssystemen, die werken met de hardware.

Software is een abstractie : een manier van denken over de computer zonder na te hoeven denken over hoe de computer zelf werkt.

Afbeelding van Wikipedia-gebruiker Julianprescott2604juuly

Digitale Domein

In het softwaredomein is elk abstractieniveau een ander stuk software, maar de abstractieniveaus in het digitale domein zijn verschillende manieren om over hetzelfde fysieke object na te denken. Het circuit in een computer is ingewikkeld en om het bouwen ervan mogelijk te maken, denken ingenieurs er op verschillende abstractieniveaus over na:

• De architectuur zijn de instructies die software kan verzenden en die de hardware zal begrijpen.
• De computer heeft componenten (zoals geheugen, processors, videokaarten, etc.) die gebruik maken van de architectuur.
• Die componenten zijn opgebouwd uit geïntegreerde circuits (chips) , de zwarte rechthoeken die je op de printplaat rechts kunt zien.
• Die geïntegreerde circuits bestaan weer uit logische poorten , de fundamentele bouwstenen die een soort Boolean functies in het echt zijn.
Je hebt geleerd over Booleans in Hoofdstuk 2 Les 3: Keuzes maken met predikaten.

Analoge Domein

Logische poorten, zijn het laagste abstractieniveau van het digitale domein zijn. Zij werken met enen en nullen. In de realiteit zijn die logische poorten opgebouwd uit transistors , een soort circuitcomponenten. Transitors lijken een beetje op lichtschakelaars die aan of uit staan, maar ze hebben een nadeel. Ze kunnen ook tussenliggende waarden hebben (zoals "slechts 23% aan"), maar dit is niet gewenst. Het liefst willen we dat een transistor alleen maar aan of uit kan staan. Elektrotechnici moeten dus nadenken over de wetten van de elektronica om digitale schakelingen te ontwerpen zodat er niet zulke tussenliggende waarden uitkomen.