ACTIVIDADE 7. AS TRIPAS DO ORDENADOR: COMO SON AS TRIPAS DUN ORDENADOR / MÓBIL?


Actividade dirixida a todo o alumnado.

Obxectivos

Entender cales son as compoñentes básicas dun ordenador, móbil, tableta, consola de videoxogos, ordenador portátil ou robot.

Desenvolvemento

Estamos ante un electrodoméstico especial, tamén chamado dispositivo electrónico, que, ó igual que o noso corpo, necesita enerxía e coñecemento ou “intelixencia”.

A actividade proporciona material de soporte para ver un ordenador como unha versión de plástico/metal do noso corpo e, noutras actividades, iremos vendo como facer para que vaia aprendendo a realizar tarefas (de xeito similar a como nós aprendemos desde que nacemos).

Quen deseña os ordenadores sempre copia da súa propia existencia.

Relación

Ciencias naturais ou bioloxía, que é onde se estuda o corpo humano.

A liña divisoria entre unha máquina mecánica e un ordenador é cada día máis estreita.

Un ordenador é como un electrodoméstico de gama alta. Podemos chamar ordenador a outros dispositivos como teléfono móbil, tableta, consola de videoxogos, robot, etc.

No resto do obradoiro, chamaremos ordenador a calquera dispositivo ou electrodoméstico con capacidades computacionais, como os que se mostran de exemplo na figura 1: videoconsolas, ordenadores portátiles, teléfonos móbiles, tabletas, robots domésticos ou doutro tipo, drons, etc.

Figura 1: Exemplos de dispositivos con capacidades computacionais.

As crianzas coñecen moi ben o seu corpo, utilízano para moitas cousas e obsérvanse todos os días.

O obxectivo desta actividade é observar as analoxías do funcionamento dos ordenadores / robots co noso corpo.

Estas analoxías permitirán ó alumnado comprender mellor o funcionamento interno e a lóxica das máquinas.

Os ordenadores constan de dúas partes:

Parte física ou electrodoméstico

A parte que podemos tocar. Necesita enerxía para funcionar (electricidade dun enchufe ou dunhas pilas ou baterías).

Cando está apagado non fai nada e sería como un moble colocado nunha esquina da aula.

Parte lóxica ou programas

Cando encendemos os ordenadores, podemos facer distintas tarefas sobre ese electrodoméstico para producir resultados.

Obviamente, para executar calquera programa o ordenador ten que estar encendido e ter electricidade movéndose polos seus circuítos.

Figura 2: Exemplo de apertura dun ordenador (imaxe da esquerda) e algúns compoñentes internos do mesmo (imaxe da dereita).

Nesta actividade, imos asociar partes do ordenador co noso corpo desde distintos puntos de vista:

Enerxía

Xa dixemos que os ordenadores ou robots usan electricidade ou pilas cargadas con electricidade (como móbiles, videoconsolas, ordenadores portátiles, drons, robots, etc).

E o noso corpo…. Cal é a enerxía do noso corpo?

Podes abrir un debate co alumnado na aula para concluír que a nosa enerxía son os alimentos e a comida.

Como chega a todas partes esa enerxía?

No ordenador mediante cables que levan a electricidade a través dunhas placas de plástico que teñen dentro os ordenadores, con compoñentes electrónicos e cables moi pequenos unindo todo.

Nota: podes sacar unha destas placas dun ordenador que xa non funcione, levala á aula e mirala cunha lupa (das que usa o alumnado de infantil).

O importante é que a enerxía chega a todas as partes do ordenador e o plástico que o recobre todo actúa como illante para que a electricidade non nos manque (nos electrocute).

Un exemplo deste proceso amósase na figura 2.

Invita ó alumnado a que toque e colla coas mans as distintas partes do ordenador: placas con circuítos electrónicos (o máis abundante dentro do ordenador), discos duros, o ventilador dentro do ordenador, etc.

Mirando unha placa de circuítos electrónicos con detemento cos ollos, obsérvase algo parecido á figura 3.

Parte frontal

Na imaxe (parte frontal da placa) vense todos os diferentes compoñentes electrónicos que teñen estas placas enganchados nunha placa de plástico.

Reverso

Na imaxe vemos o reverso da placa, onde podemos observar que unindo todos os puntos de soldadura onde se fixan os compoñentes electrónicos hai cables, case imperceptibles á nosa vista, que levan a electricidade duns compoñentes a outros.

Figura 3:Detalle dunha placa de circuitos electrónicos mirada cos ollos: dereita (imaxe esquerda) e reverso (imaxe dereita).

É como se unha placa fose un pequeno mundo, os compoñentes electrónicos son as estructuras naturais (ríos, montañas, etc) e artificias (edificios) do mundo e esos cables son os camiños e estradas que permiten chegar a todas as partes (no caso do ordenador, o que chega a todas as parte é a electricidade).

Ampliación da figura 3, observada a través dunha lupa.

Figura 4:Ampliación da imaxe dereita da figura 3 observada a través dunha lupa.

A figura 4 amosa unha ampliación da figura 3, observada a través dunha lupa.

Coa lupa podemos observar pequenos detalles da placa que pasan desapercibidos na vista orixinal cos ollos.

No noso caso, como se move a enerxía a todas as partes?

E NO CASO DO CORPO HUMANO?

No noso caso, como se move a enerxía a todas as partes?

Aquí tamén se pode abrir un debate co alumnado para explicarlle que os alimentos se transforman noutras sustancias no proceso da dixestión e así temos enerxía para manter a temperatura, movernos, pensar, falar, etc.

Quen leva a enerxía dos alimentos a todas as partes do corpo é o sangue e as ordes lévanas os nervios. Seguindo coas analoxías do corpo humano cun ordenador, identificamos que partes do corpo fan os roles dos dispositivos de entrada (introducir información no ordenador), dispositivos de saída (mostrar os resultados de execución dun programa no ordenador) e cómo se executa un programa no ordenador simulado co noso corpo.

Dispositivos de entrada

Os ordenadores necesitan formas para interactuar coas persoas.

Como lle decimos a un ordenador que faga algo?

Necesitamos dispositivos de entrada que recollan os desexos das persoas cando queren interactuar co ordenador. Os máis populares que manexemos son o rato, o teclado, o micrófono e a cámara.

Agora mesmo tamén as pantallas táctiles, por exemplo nos móbiles ou tabletas para dicir que se execute un certo programa (navegador, visor de vídeos, programa para sacar fotos, conectar a unha rede social, etc). No caso dos robots ou videoconsolas pode haber outros dispositivos específicos.

Cales serán os mecanismos de entrada de información ó noso corpo?

Serán os sentidos a través dos cales percibimos o exterior, e que nos poden facer sentir interpelados para facer algo ou responder.

Se estamos nunha aula, parece que os sentidos máis populares serían o oído e a vista para recibir as ordes do profesorado.

Pero non teñen por que ser estes sentidos os exclusivos, xa que podemos estar facendo unha actividade de experimentar olores e, en función do que percibimos, facemos algo ou reaccionamos con algunha emoción.

Tamén podemos estar facendo exercicios co gusto ou co tacto, e ese sería o noso mecanismo de entrada de información o ordenador que é o noso corpo.

Dispositivos de saída

A través destes dispositivos o ordenador comparte con nós os resultados das nosas ordes. O dispositivo de saída por excelencia é a pantalla de ordenador, móbil, etc. Os altofalantes para reproducir o son.

No caso dos robots veriamos máis similitudes co ordenador construído co noso corpo.

Como manifesta o robot a execución dun programa?

Se pensamos nun robot con forma humana, seguro que nos imaxinamos o robot andando ou movéndose.

Tamén podemos pensar nun robot como un dron e entón imaxinariámolo voando como un avión pequeno.

En calquera caso, pensamos na resposta dun robot como un movemento. Esa pode ser a saída do robot construído co noso corpo: o movemento en sentido amplo, xa que pode incluír falar, xesticular ou incluso manterse quieto.

Executar programas

Nun ordenador execútanse os programas dando ordes a través dos dispositivos de entrada do ordenador.

Por exemplo, facendo un dobre clic co rato sobre a icona dun programa, ou seleccionando unha icona no móbil.

Pero que é un programa de ordenador?

Unha definición sinxela sería un conxunto de instruccións que lle din ó ordenador (electrodoméstico de plástico) o que ten que facer.

Na actividade 14 (En que se parece un conto a un programa?) podes ampliar as explicacións de como construir esos programas de ordenador. Polo tanto, tamén podemos considerar que para o ordenador construído co noso corpo, un programa é un conxunto de instruccións que nos din o que temos que facer (moitas veces o profesorado está deseñando programas de ordenador cando explica na aula como xogar a un xogo de rol ou outro tipo de instrucción, por exemplo explicar como se realizan as sumas ou multiplicacións).

Temos que pensar que a capacidade de construír programas exercémola en moitas actividades cotiás da nosa vida (as persoas de enxeñaría informática só imitamos ese facer e trasladámolo a un ordenador).

É moi importante ser consciente de que o deseño de programas (ou programación no vocabulario técnico da informática) é algo intrínseco á nosa vida e á nosa aprendizaxe.

Entendo que isto pareza moi abstracto, pero irémolo entendendo paso a paso nas actividades posteriores.

Se volvo á infancia, a forma en que as letras e palabras se xestionan dentro do ordenador parece unha cuestión de maxia.

Nós damos mensaxes ó ordenador en letras e palabras (teclado) e devolve o resultado no mesmo formato (na pantalla).

Pero que hai dentro do ordenador? Como se representan as letras dentro deses cables e placas de plástico? Como funciona realmente este proceso?

Non acabo de entender… Podemos intentar facer un diálogo co alumnado.

Diálogo

-PROFESORADO: As placas que hai dentro dun ordenador podemos simplificalas a millóns e millóns de interruptores. Si, interruptores como os que temos na aula para encender e apagar as luces. Todos os interruptores teñen dous estados: deixar pasar a electricidade (ON ou encendido) e non deixar pasar a electricidade (OFF ou apagado). Segundo os interruptores da placa que estean encendidos e apagados, a electricidade segue camiños distintos dentro das placas (ou circuítos electrónicos) e realiza operacións diferentes.

–ALUMNADO: Ah xa!!! Pero como podemos entender esa información?

-PROFESORADO: cando un interruptor non deixa pasar a electricidade ou está apagado representámolo cun 0, e cando deixa pasar a electricidade co valor 1. Así o ordenador só traballa con dous símbolos: 0 e 1 (a isto chamáselle codificación binaria pero non é importante saber o nome). Sabemos que nas linguas a unidade mínima que se escribe é unha letra do alfabeto; no ordenador será unha letra do seu alfabeto, letra que se chama bit e que só contén dous símbolos: 1 e 0.

-ALUMNADO: Ah xa!!! Pero como convertimos o alfabeto que coñecemos das letras ó alfabeto do ordenador?

-PROFESORADO: a unidade mínima de información no ordenador chámase byte e consta de 8 bits. A figura 5 mostra un esquema da codificación no sistema binario.

Cun bit podes representar dúas cousas distintas; con dous bits (dous interruptores) podes representar catro cousas distintas:

00: os dous interruptores apagados.
01: o primeiro interruptor apagado e o segundo encendido.
10: o primeiro interruptor encendido e o segundo apagado.
11: os dous interruptores encendidos.

Figura 5: Exemplo gráfico do proceso de codificación no sistema binario.

Podes comprobar co alumnado que con tres interruptores podes xerar 8 estados distintos.

Realmente, con n=8 interruptores podes xerar 28=256 estados ou valores distintos (probablemente o alumnado aínda non sepa o que é unha potencia).

Como vedes na figura 5, cada byte ou conxunto de ceros e uns podemos asociarlle un número decimal entre 0 e 255. Así o 0 sería o byte 00000000, o 1 sería 00000001, o 2 sería 00000010, o 3 sería 00000011, o 4 sería 00000100, ….

A maxia para representar as letras e outros símbolos dentro do ordenador aportouna o código ASCII (acrónimo de American Standard Code for Information Interchange), que é un sistema de traducción das letras ó sistemas binario (ou dos interruptores) que utilizan os ordenadores. O código ASCII contempla a representación para todas as letras e símbolos que atopas nun teclado, asociando cada tecla a un número entre 0 e 255.

A figura 6 amosa unha táboa co número asociado (columna DECIMAL), é o carácter ou tecla que representa (columna Char).

Tabla ASCII

Figura 6: Código ASCII, que representa a correspondencia entre un número entre 0 e 255 e as diferentes teclas dun teclado de ordendador. 

-ALUMNADO: E cando se inventou o ASCII? Cando se inventou este sistema de traducción?

-PROFESORADO: Foi no 1945 coa segunda guerra mundial. A empresa Bell de telegrafía desenvolveu o seu propio sistema para transmitir as mensaxes. Nos sistemas de telegrafía, realizaban o “1” e o “0” como sinal e silencio.