Informatieverwerkende systemen - kopie 2

Welkom op de Informatiemiddag voor docenten informatica!

Vooraf

In deze module maak je kennis met het vak informatica, waarbij informatie en communicatie een belangrijke rol spelen. Je gaat zien hoe informatie wordt vastgelegd en hoe communicatie plaatsvindt. Daarbij wordt ingegaan op het gebruik van verschillende soorten informatieverwerkende systemen.  

Leerdoelen

Na verwerken van deze interactieve module kun je:

  • Een voorlopige definitie geven van informatica.
  • Uitleggen hoe het proces van informatieverwerking verloopt.
  • Een communicatiemodel beschrijven.
  • Uitleggen op welke manieren informatie vastgelegd wordt.
  • Een (informatieverwerkend) systeem herkennen.
  • De componenten van een informatieverwerkend systeem beschrijven.
  • Een aantal verschillende soorten informatiesystemen herkennen.

Zo werkt het

Je bent begonnen in de module Informatiewerkende systemen.
Naast een inleiding bestaat de module uit vier onderdelen: 'Wat is informatica?', 'Informatie', 'Bits en Bytes' en 'Systemen'. In ieder onderdeel vind je, verdeeld over verschillende pagina's, informatie in de vorm van teksten, afbeeldingen en video's.

Daarnaast ga je zelf aan de slag. Onder het kopje 'Aan de slag' vind je steeds toepassingsopdrachten. Deze opdrachten maak je alleen of met een klasgenoot.
De antwoorden op deze opdrachten bespreek je met elkaar of in de klas.

Er zijn ook oefeningen. Deze herken je aan de blauwe knop met daarop 'Oefening'.
Een oefening bestaat uit meerdere vragen. Dat kunnen gesloten vragen zijn, die door de computer worden nagekeken, of open vragen, die moet je zelf nakijken. Bij een enkele vraag moet je een bestand uploaden.

Succes met de module Informatieverwerkende systemen.

 

B Wat is informatica?

Wat is informatica?

Je hebt al vaak gebruik gemaakt van ICT (Informatie- en CommunicatieTechnologie). Je hebt bijvoorbeeld gewerkt met een tekstverwerker, een spreadsheet en een presentatieprogramma. Ook ken je al de functie van bijvoorbeeld de harde schijf, processor en het geheugen. Je hebt gewerkt met een besturingssysteem, zoals Windows, MacOS of Linux. Bij het zoeken naar informatie heb je gebruik gemaakt van het internet. Je hebt daarom al geleerd de computer zinvol te gebruiken.

Je gaat je nu bezig houden met het vak informatica. Een definitie hiervan is in het
Van Dale woordenboek NL te vinden:

Kortgezegd: informatica is de leer van informatieverwerkende systemen.
Bekijk de animatie.

 

Een voorbeeld
Peter Dijkstra neemt regelmatig televisieprogramma's op. De programma's gebruikt hij in zijn lessen. Van ieder programma dat hij opneemt, houdt hij bij: de titel, de tijdsduur en het onderwerp. Ook houdt hij het gebruik in de klas bij.
Deze gegevens legt hij vast en kan hij bewerken, gebruiken en presenteren. Het verzamelen, bewerken, bewaren en presenteren van de informatie noem je informatieverwerking.
Natuurlijk kan Peter de gegevens in een multomap opslaan, maar hij kan natuurlijk beter een computersysteem gebruiken. Bij het vak informatica gaat het eigenlijk altijd over informatieverwerking met behulp van computersystemen.

Informatieverwerking
Een ander voorbeeld:
Boven de snelweg zie je soms borden om te waarschuwen voor files. In het wegdek zitten detectielussen die het aantal voertuigen tellen dat per minuut passeert.
Als er meer voertuigen passeren dan waarop de weg is berekend, ontstaat een file.
Er verschijnt dan een waarschuwing.

Terminologie
In Engelstalige landen heet het vak informatica: computer science.
Deze term geeft aan dat informatica een wetenschap is: de wetenschap van de toepassing van computers. Met computer science, en zeker met informatica, wordt niet het ontwerpen en bouwen van computers bedoeld. Dat valt onder elektrotechniek, of elektronica.

Een grensgebied is de computerarchitectuur. Daarmee wordt niet de bouw van computers, met onderdelen zoals moederbord, voeding, chips enzovoort bedoeld, maar de abstracte structuur en werking van computers. Bij computerarchitectuur wordt bijvoorbeeld de werking van de processor behandeld. Zo heeft elke computer met een Intel processor dezelfde architectuur.
Een iPad of een iPhone met een processor uit de A-serie heeft een totaal andere architectuur.

Computers en de bijbehorende randapparatuur (printers, USB-sticks, speakers, enz.) worden aangeduid met de term hardware. De programma's worden software genoemd.
De gegevens die worden verwerkt, worden data genoemd.
Een computersysteem is de computer plus de bijbehorende randapparatuur.
De term wordt ook gebruikt voor de computer (+ randapparatuur) en de software die er op draait.

Maar informatica is behalve een wetenschap ook een vaardigheid of een vak.
De beoefenaren van dat vak zijn programmeurs, systeemanalisten of systeemontwerpers. Zij ontwikkelen besturingssystemen zoals Windows, MacOS en Linux of ontwerpen allerlei toepassingsprogramma’s of spelletjes.

Het gebruik van computers wordt informatiekunde genoemd. Zo kun je bijvoorbeeld spreken van medische informatiekunde: het toegespitst gebruik van computers in de geneeskunde.

★ Aan de slag 1

Maak een duidelijk schema van het waarschuwingssysteem voor de snelweg als informatieverwerkend systeem.
Gebruik in je schema de woorden invoer, uitvoer en geheugen.
Maak met pijlen duidelijk hoe de informatie verwerkt wordt.

 

Oefening 1

De volgende oefening gaat over 'Wat is informatica?'.
Maak de oefening.

Wat is informatica?

C Informatie

Informatie en communicatie

Informatieverwerkende systemen wisselen informatie uit met de omgeving. Om dit te illustreren: Karin Bloemers is docente muziek en gebruikt Spotify in haar lessen. Spotify is een voorbeeld van een internationale muziekdienst om op je computer, laptop of telefoon naar een bijna onuitputtelijke verzameling muziek te kunnen luisteren.

Dat kan via het internet bijna overal en altijd, maar Karin wil bij haar lessen geen risico lopen. Daarom gebruikt ze muziekfragmenten van Spotify die ze heeft opgeslagen op haar laptop.

Zij start Spotify en kiest de zanger, het album, de song die ze in haar lessen wil gebruiken en als laatste de optie offline. Met die optie wordt de song opgeslagen op haar laptop en kan ze zonder internet de song in haar lessen gebruiken.

Je kunt zowel Karin als Spotify beschouwen als een informatieverwerkend systeem.

Het uitwisselen van informatie tussen informatiesystemen noem je communicatie.
Berichten worden verstuurd van het ene systeem, de zender, naar het andere systeem, de ontvanger.
In ons voorbeeld is Karin de zender.
Zij verstuurt berichten naar Spotify zodat die muziekdienst de gewenste song voor haar kies.

Werking uitwisseling muziek


Beide informatiesystemen kunnen afwisselend als zender of ontvanger optreden.
Spotify zet de gevraagde song in Karins afspeellijst en maakt met een pictogram duidelijk dat de song ook offline afgespeeld kan worden.

★ Aan de slag 2

Karin Bloemers en Spotify kunnen beide als informatiesystemen gezien worden en kunnen afwisselend als zender of als ontvanger optreden.
Maak het schema om dat te verduidelijken compleet.

 

★ Aan de slag 3

Beantwoord de volgende vragen.

  1. Welke muziekdienst gebruik je zelf?
  2. Waarom heb je die gekozen?
  3. Vraag je klasgenoten welke muziekdienst zij hebben gekozen en waarom.
    Maak een schema van de antwoorden.

Gegevens en informatie

Het begrip informatie is al een aantal keren genoemd. Iedereen heeft wel een beeld van wat daarmee wordt bedoeld, maar er een definitie van geven is niet eenvoudig. Zeker niet omdat in het dagelijks spraakgebruik “gegevens” en “informatie” vaak door elkaar gebruikt worden.

Je kunt informatie omschrijven als datgene wat betekenis voor iemand heeft.
In zijn simpelste vorm is informatie van het type: “Hé, daar loopt de buurman”.
Maar de architectuur van een Intel processor kan ook informatie zijn. Of dat zo is, hangt af van de vraag voor wie die informatie bestemd is. Daarom maak je een onderscheid tussen gegevens en informatie.

Gegevens zijn (combinaties van) tekens of symbolen die niet voor iedereen betekenis hebben, maar wel voor iemand betekenis kunnen krijgen. Zodra gegevens voor iemand betekenis hebben gekregen, is het informatie geworden. In de praktijk kun je je daarom beter niet afvragen of een combinatie van tekens of symbolen een gegeven of informatie is, maar of die door de ontvanger als gegeven of informatie wordt gebruikt.
Op luchthavens zie je allerlei pictogrammen. Daaraan kan iedereen zien waar het toilet, kluisjes, ticketbalie, incheckbalie enz. zijn.

De Egyptenaren legden al 3000 jaar voor Christus boodschappen vast in de vorm van hiërogliefen. Een nadeel van dit systeem was dat een schrijver voor ieder woord een tekening of meer moest maken en dat een lezer al die tekeningen moest kennen.
Dat betekende dat lang niet iedereen kon lezen en schrijven. Ons alfabet kent 26 tekens, waarmee je al je woorden kunt vormen.

★ Aan de slag 4

Bekijk de volgende video:
 

Welke van de volgende uitspraken zijn juist?

  1. Het antwoord van de Echo is ook zichtbaar op een klein display.
  2. De Echo zou een hulpmiddel kunnen zijn bij de zorg voor ouderen.
  3. De Echo kan zowel als ontvanger en als zender optreden.
  4. Amazon Echo is een voorbeeld van een informatieverwerkend systeem.
  5. De Echo staat altijd aan en reageert voortdurend op elke vraag en opdracht.

★ Aan de slag 5

Informatie wordt overgebracht in de vorm van tekens of symbolen: pictogrammen, lettertekens, kleur, klank, maar ook beweging, geur, smaak, en prikkels.

  1. Zoek van elk type twee voorbeelden.
  2. Maak hiervan een PowerPointpresentatie, waarin op elke dia een voorbeeld en een korte omschrijving staat.

 

★ Aan de slag 6

Op deze foto zie je de naam van farao Ramses II in de tempel van Luxor.
De namen van de farao’s werden afgebeeld in een cartouche (een ovale omcirkeling).
In de eerste cartouche staat de troonnaam van de farao: Ramses.
Zoek met behulp van het internet uit hoe het hiërogliefenschrift ontsleuteld is.

 

Oefening 2

De volgende oefening gaat over communicatie en gegevens.
Maak de oefening:

Bits en Informatie en communicatie

D Bits en Bytes

Wat zijn bits en bytes?

Informatie kan overgebracht worden in de vorm van berichten die samengesteld zijn uit symbolen. Zo kent ons alfabet 26 symbolen (tekens).

Computers kennen maar twee basistekens, die traditioneel 0 en 1 worden genoemd. Deze nullen en enen worden elektronisch op verschillende manieren gemaakt, bijvoorbeeld door een hoge of lage spanning, magnetisatie linksom of rechtsom, reflectie van licht of verspreiding van licht.

De eenheid wordt een bit genoemd, een samentrekking van de woorden “binary digit”. Een bit kan als waarde nul of één hebben, maar je moet je wel realiseren dat die nullen en enen alleen maar symbolen zijn. Van belang is slechts dat ze verschillend zijn. Je zou bijvoorbeeld ook een rode en een groene punt als symbool kunnen nemen. Alleen als een rij bits een getal voorstelt, worden de symbolen 0 en 1 ook opgevat als de cijfers 0 en 1.

In de meeste computers vormt een groep van 8 bits een standaardeenheid, die byte wordt genoemd. Een byte kan 28=256 verschillende waarden aannemen. Bits en bytes zijn data en hebben geen vaste betekenis. Een byte kan een getal, een letterteken, kleur of geluid voorstellen.

Getallen

Je kunt al rekenen in het tientallig of decimaal stelsel. Dit stelsel is gebaseerd op 10 cijfers, 0 tot en met 9.
De computer kent maar twee tekens, de 0 en de 1. Daarom rekent de computer in een tweetallig of binair stelsel. In dit stelsel worden alle getallen alleen met (combinaties van) 0 en 1 uitgedrukt.

 

In het schema in de afbeelding hierboven zie je hoe dat werkt.
Het eerste binaire getal is 0 en het tweede is 1.
Het volgende binaire getal is de combinatie 10 (spreek uit: één nul). De 1 staat voor een tweetal en de 0 voor geen eenheden: samen 2.
Het daaropvolgende is 11 (spreek uit: één één). Dat betekent een tweetal en een eenheid: samen 3.
Je ziet dat de 1 steeds een positie opschuift en daarmee aangeeft met welke macht van 2 er dan gerekend moet worden. (1000 in de tabel betekent 23).

In het binair stelsel kan gewoon gerekend worden. Hoe dat gaat, leer je in de module Elementaire bewerkingen.

 

Tekst

De standaardcode voor het coderen van tekst is de ASCII-tabel (American Standard Code for Information Interchange). In deze tabel werd oorspronkelijk elk letter-, cijfer-, of leesteken door 7 bits weergegeven. Dit betekent dat er 27 =128 tekens gecodeerd konden worden. Omdat het Engelse alfabet geen letters met diakritische tekens kent zoals een ´ of een ^ enz. waren 128 tekens voldoende.

Om aan de Europese behoefte aan letters met diakritische tekens tegemoet te komen, werd de ASCII-tabel op verschillende manieren met 1 bit naar 1 byte uitgebreid. Met 1 byte konden in de extended ASCII tabel 256 tekens gecodeerd worden. Bekijk de afbeelding.

Unicode is een nog uitgebreidere internationale standaard voor het coderen van de meeste grafische tekens en symbolen. De eerste versie (1991) was een 16-bits code
(2 bytes), waarmee 65.536 (216) verschillende tekens konden worden gecodeerd.

Met de meest uitgebreide 32-bits (4 bytes) codering kunnen ook de Japanse en Chinese tekens en het Hebreeuwse, Cyrillische en Arabische alfabet worden vastgelegd.

Afbeeldingen

Behalve met getallen en tekst wordt ook veel met afbeeldingen gewerkt.
Ook afbeeldingen moeten binair gecodeerd worden om voor een computersysteem hanteerbaar te zijn.
Bekijk de video.

 

De pixeldichtheid van Apple’s topmodellen smartphones en tablets is zo groot dat daarvoor de term retina wordt gebruikt. Dat houdt in dat het met het blote oog op een normale kijkafstand niet mogelijk is de afzonderlijke pixels van het scherm te onderscheiden.


 

★ Aan de slag 7

Bekijk deze video:

 

In deze video worden twee monitors vergeleken:

  • Dell U2515H (25 inch, 2560x1440)
  • Dell U2414H (24 inch, 1920x1080)

Beide monitors zijn aangesloten op dezelfde laptop: Macbook Pro 13” Retina

  1. Waardoor wordt het browservenster bij het schuiven naar de rechtermonitor een stuk groter?
  2. Wat valt je op bij het inzoomen op de rechter monitor?
  3. Wat valt je op zodra de ingezoomde tekst op de rechter monitor zichtbaar wordt?

 

★ Aan de slag 8

De resolutie van afbeeldingen wordt uitgedrukt in ppi.

  1. “Deze foto heeft een resolutie van 600 ppi”. Wat betekent dat?
  2. Bij welke apparaten wordt de resolutie (meestal) niet in ppi uitgedrukt?
  3. Hoe wordt bij deze apparaten de resolutie uitgedrukt?

 

★ Aan de slag 9

Open in een browservenster:
http://pixeldensitycalculator.com

  1. Wat is de ppi van de Dell U2515H (25 inch, 2560x1440)?
  2. Wat is de ppi van de Dell Dell U2414H (24 inch, 1920x1080)?
  3. Wat betekent dat verschil in resolutie en ppi in het werken met die monitors?

★ Aan de slag 10

Open in een browservenster:
http://pixeldensitycalculator.com

  1. Bereken de ppi van het scherm van je huidige smartphone.
  2. Vraag een klasgenoot om de ppi van zijn smartphone te berekenen.
  3. Vergelijk de beide schermen en let daarbij op de scherpte van items op het scherm.

★ Aan de slag 11

Beantwoord de volgende vragen.

  1. Door welke fabrikant wordt de term retina-display gebruikt?
  2. Wat is de oorsprong van de term retina?
  3. De iPhone 6 heeft een ppi van 326, de iPad Air 2 een ppi van 264.
    Beide hebben een retina-display. Verklaar het verschil in ppi.

★ Aan de slag 12

Start het tekstverwerkingsprogramma Word.
Download de afbeeldingen roos.wmf en roos.tif en plaats de afbeeldingen in het word bestand. Vergroot beide afbeeldingen en maak een afdruk van beide afbeeldingen.
Roos.wmf
Roos.tif

  1. Welke afbeelding geeft de beste vergroting?
  2. Wat is het verschil in afdrukkwaliteit?
  3. Welke is de vectorafbeelding? Leg je keuze uit.

★ Aan de slag 13

Om afbeeldingen in 24-bits kleur op te slaan heb je veel geheugenruimte nodig.
Wanneer je deze afbeeldingen ook op internet wilt gebruiken, duurt het laden daarvan in de browser erg lang. Met compressie kun je de bestandsgrootte verkleinen.

  1. Zoek twee bestandsformaten voor afbeeldingen, die op internet gebruikt worden.
  2. Download het bestand Zonnebloem.tif en open het in een image editor, bijvoorbeeld IrfanView en bewaar het in de bestandsformaten die je bij vraag a hebt gevonden. Noteer de grootte van de drie bestanden.
  3. Waarom worden er twee verschillende bestandsformaten voor afbeeldingen op het internet gebruikt?

★ Aan de slag 14

Voor de meest gebruikte kleuren in deze modules is dit de RGB-codering:
    KLEUR GROEN          0,130,132
    KLEUR GROEN2        82,178,41
    KLEUR BLAUW          115,166,222
    KLEUR GRIJS            206,207,206

Printers gebruiken niet de RGB codering om kleuren te mengen maar CMYK:
Cyaan, Magenta, Yellow, Key (is zwart).

  1. Waar komt de term Key vandaan in CYMK?
    NB. Het betekent natuurlijk geen zwart.
  2. Ga naar de site: http://web.forret.com/tools/color.asp.
    Zoek van deze kleuren de CYMK-codering. Neem de tabel hieronder over en vul die in

Geluid

Geluid bestaat uit golven die zich verplaatsen door de ruimte. Je kunt geluid pas horen als je oren de geluidsgolven waarnemen. Om geluid vast te leggen op een computersysteem moet het geluid gedigitaliseerd worden. Dit proces wordt ‘sampling’ genoemd: de hoogte van de geluidsgolf wordt een aantal keer per seconde gemeten.
Bekijk de afbeelding en de video.

 

★ Aan de slag 15

Om geluid in cd-kwaliteit op te slaan heb je veel geheugenruimte nodig. Wanneer je een audiofragment op je homepage zou willen gebruiken, duurt het verzenden daarvan te lang. Om dit probleem te ondervangen kun je het geluid als mono opslaan, het aantal samples per seconde verminderen of compressie toepassen.

  1. Start een sound editor, bijvoorbeeld Audacity
  2. Download het bestand Wild Swan.wav en open het in Audacity. Als het bestand opent in een nieuw tabblad, download het bestand met de rechtermuisknop.
  3. Noteer de eigenschappen van dit bestand (aantal samples per seconde, aantal bits, mono/stereo, bestandsgrootte en kwaliteit).
  4. Speel het bestand af en luister naar de geluidskwaliteit (De kwaliteit van het geluid hangt ook samen met de apparatuur waarop je muziek afspeelt.
  5. Converteer naar MP3, bitrate: 320 kbps
    Converteer vervolgens naar MP3, bitrate: 196 kbps
    Converteer daarna naar MP3, bitrate: 96 kbps
  6. Neem de tabel die rechts boven in de pagine staat over.
    Speel de bestanden af, luister naar de geluidskwaliteit en noteer de
    eigenschappen in de tabel.
  7. Welke bitrate vind je nog acceptabel klinken?

 

 

Video

Video is het synchroon opnemen en afspelen van bewegend beeld en geluid.
Om video digitaal op te slaan is veel geheugenruimte nodig. Daarom worden de data gecomprimeerd opgeslagen en verzonden. Een veel gebruikt systeem voor de compressie van beeld- en geluidsbestanden is MPEG (Moving Picture Experts Group). Bekijk de animatie.

 

★ Aan de slag 16

Een veel gebruikt systeem voor compressie van beeld- en geluidsbestanden is MPEG.

  1. Welke MPEG-standaarden zijn er voor het digitaal opnemen en afspelen van video?
  2. Waar worden de verschillende standaarden voor gebruikt?
  3. Hoe werkt de compressietechniek van al deze standaarden?
  4. Welk andere video-formaten worden veel op computers gebruikt?

Datacompressie

Om grote bestanden digitaal op te slaan gebruik je datacompressie. Bij lossy compression wordt informatie weggelaten om het bestand kleiner te maken.
Uit het gecomprimeerde bestand is het oorspronkelijke bestand niet meer exact terug te krijgen. Lossy compression gebruik je om audiobestanden (bijvoorbeeld mp3), afbeeldingen (bijvoorbeeld jpeg) en video (bijvoorbeeld mpeg) te comprimeren.

Wanneer je teksten gaat comprimeren, mag er niets verloren gaan. Iedere letter moet weer teruggehaald kunnen worden: lossless compression. Voorbeelden van lossless compression zijn zip, rar en lzw.

Om bestanden te verkleinen, worden allerlei compressietechnieken gebruikt.
Lossless compression probeert bijvoorbeeld regelmaat te ontdekken in patronen:
bij een rij van 53 blauwe pixels, staat er in de code dan zoiets als '53 blauw’. Dat kan bij plaatjes met blauwe luchten of groene voetbalvelden veel ruimte schelen.

Bij lossy compression worden alleen de pixels die veranderen aangegeven. Of men laat alles weg waar het menselijk oog of oor toch niet gevoelig voor is.

★ Aan de slag 17

Voor muziekbestanden zijn er verschillende compressievormen. De bekendste is waarschijnlijk MP3. Andere vormen zijn bijvoorbeeld WMA, FLAC en AAC.

  1. Van welke standaard is MP3 afgeleid?
  2. Wat is het grote verschil in compressiemethode tussen MP3 en FLAC?
  3. Wat is het verschil in geluidskwaliteit tussen MP3 en FLAC?
  4. Waardoor groeit het formaat AAC in populariteit vergeleken met MP3?
  5. Waarom wordt voor muziekbestanden die verkocht worden het formaat AAC gebruikt?
  6. Van welke standaard is AAC afgeleid?
  7. Waaraan dankt WMA zijn populariteit?

 

Oefening 3

In de volgende toetsen wordt getoetst wat je inmiddels zou moeten weten over het onderwerp D Bits en Bytes hebt geleerd.

Maak de toetsen:

Bits en Bytes
Bits en Bytes extra vragen

E Systemen

Inleiding

Het begrip systeem kun je in verschillende combinaties tegenkomen.
Denk bijvoorbeeld aan een computersysteem, een besturingssysteem, een waarschuwingssysteem, of het periodiek systeem bij het vak scheikunde. Dit zijn allemaal systemen, maar je kunt ze moeilijk met elkaar vergelijken.

Een systeem heeft een aantal kenmerken. Om te beginnen kent een systeem grenzen. Je moet vaststellen wat wel en niet tot het systeem behoort.

Een systeem heeft ook componenten die tot het systeem behoren. Tot het waarschuwingssysteem van een spoorwegovergang behoren het rode knipperlicht,
de bel, de spoorbomen en de detectielus. Een automobilist die staat te wachten voor het rode knipperlicht behoort niet tot het systeem, maar tot de omgeving.

De componenten van het systeem communiceren met elkaar maar ook met de omgeving. De naderende trein wordt waargenomen door de detectielus. Die zorgt ervoor dat het knipperlicht gaat knipperen, de bel gaat rinkelen en de spoorbomen omlaag gaan. Deze componenten van het systeem zorgen ervoor dat de automobilist de waarschuwingssignalen waarneemt en op de rem trapt.

Informatici maken onderscheid tussen verschillende soorten informatiesystemen.
In de volgende onderdelen van deze les worden vier soorten systemen besproken: procesgeoriënteerde systemen, gegevensgeoriënteerde systemen, modelgeoriënteerde systemen en autonoomgeoriënteerde systemen.

Procesgeoriënteerd

Procesgeoriënteerde systemen
Procesgeoriënteerde systemen regelen of besturen mobiele telefoons, geluids- en video-apparatuur, pinautomaten, magnetrons, thermostaten van de centrale verwarming enzovoort.
Procesgeoriënteerde systemen zijn meestal ingebouwd in de apparaten en worden dan embedded systems genoemd.
Bekijk de animatie.

 

★ Aan de slag 18

Procesgeoriënteerde systemen regelen of besturen allerlei apparaten.

  1. Geef zelf drie andere voorbeelden van apparaten die door een procesgestuurd systeem worden geregeld.
  2. Waarom worden deze systemen vaak embedded systems genoemd?
  3. Wat wordt bedoeld met een real-time system?

★ Aan de slag 19

Bekijk de video:

  1. Toon van energieleverancier Eneco is een voorbeeld van een “slimme” thermostaat. Noem 4 redenen waarom het gebruik van Toon slim is voor de bewoners volgens Eneco.
  2. Zou je zelf voor een dergelijke thermostaat kiezen? Geef argumenten.
  3. Op de website van Eneco wordt Toon hun domotica platform genoemd.
    Wat is domotica?
  4. Geef drie voorbeelden waar bij domotica gebruik wordt gemaakt van sensors, verwerking door een processor en acuators.
  5. Bij domotica worden slimme stekkers vaak ingezet om energie te besparen.
    Wat zijn slimme stekkers?

 

★ Aan de slag 20

Een voorbeeld van een embedded system is een inbraakalarm.

  1. Maak een presentatie waarin je de verschillende componenten van dit systeem benoemt.
  2. Maak duidelijk wat tot de sensoren, de actuatoren en de interface behoort.
  3. Beschrijf de omgeving van dit systeem.

★ Aan de slag 21

In moderne auto’s zit een cruise-control systeem. Daarmee leg je de snelheid vast die je op een bepaald moment rijdt. Vervolgens haal je je voet van het gaspedaal en hoef je nog maar twee dingen te doen: het verkeer om je heen in de gaten houden en eventueel afremmen.

De werking van de cruise control is in principe eenvoudig. Aan de kilometerteller kabel zit een meetapparaat dat de snelheid van dat moment meet. Zodra de snelheid hoger of lager wordt dan de van te voren ingestelde snelheid, reageert de servomotor. Die bedient de gasklep en zorgt daarmee voor een constante snelheid.


Ter beveiliging werkt het systeem niet onder een bepaalde minimum snelheid en schakelt zich uit bij het activeren van het rem- of gaspedaal.

Teken het cruise-controlsysteem als informatieverwerkend systeem.

Gegevensgeoriënteerd

Gegevensgeoriënteerde systemen
Gegevensgeoriënteerde systemen worden gebruikt om databases (gegevensbanken) te beheren. Veel bedrijven hebben een dergelijk systeem, waarin vrijwel alle bedrijfsgegevens zijn opgeslagen: voorraden, personeel, boekhouding, bedrijfsplanning, leveranciers, klanten, inventaris enzovoort.
Bekijk de video.

 

 

★ Aan de slag 22

Aan de slag 22
Leg uit hoe een gegevensgeoriënteerd systeem in een supermarkt een belangrijke rol speelt bij de bedrijfsvoering.

★ Aan de slag 23

Google werkt volgens een bepaalde methode (algoritme) om te bepalen welke plaats een webpagina krijgt in de lijst met zoekresultaten. Dit algoritme wordt PageRank genoemd.

  1. Waarom is de PageRank voor bijvoorbeeld een webwinkel zo belangrijk?
  2. Zoek op het internet naar informatie over de dienst Google Analytics.
    Noem drie functies van deze dienst die voor een webmaster belangrijke informatie opleveren.

 

★ Aan de slag 24

Een veel gebruikt expertsysteem van het Openbaar Ministerie is de BoeteBase.

  1. Bedenk samen met een klasgenoot minimaal drie vragen aan het systeem.
  2. Zoek de antwoorden op die vragen op in het systeem.
    Wie heeft ze het snelst gevonden?
  3. Vergelijk de antwoorden die je gevonden hebt met je klasgenoot en vraag naar zijn / haar mening over het systeem.
  4. Wat is het voordeel van een dergelijke opzet voor het OM?
  5. Vind met behulp van het internet nog twee expertsystemen die veel gebruikt worden.

Modelgeoriënteerd

Modelgeoriënteerde systemen
Een modelgeoriënteerd systeem is een vereenvoudigde weergave van de werkelijkheid, een simulatie. Het gedrag van een reëel bestaand apparaat of proces wordt nagebootst. Een bekend voorbeeld is een vluchtsimulator.
Het voordeel is duidelijk: in een simulatie kan het vliegtuig neerstorten zonder dat er slachtoffers vallen of kosten worden gemaakt.

Computerprogramma's waarmee de overheid de economische ontwikkelingen probeert te voorspellen zijn simulaties van ons economisch systeem.

Ook meteorologen maken bij hun weersvoorspellingen gebruik van simulaties.

Veel populaire computergames zijn modelgeoriënteerde systemen.
Bij simulatiespellen wordt geprobeerd de werkelijkheid zo realistisch mogelijk na te bootsen. Een bekend simulatiespel is bijvoorbeeld SimCity.

★ Aan de slag 25

Geef drie voorbeelden van modelgeoriënteerde systemen.

★ Aan de slag 26

  1. Installeer de free trial van SimCity of kies je eigen serieuze simulatie.
  2. Bouw in SimCity gedurende een tijd aan een stad: bouw woonwijken, zorg voor voldoende handelscentra en industrie, leg infrastructuur aan enzovoort.
  3. Maak van SimCity of je eigen simulatie minimaal 15 screenshots en verwerk die in een PowerPointpresentatie.
  4. Presenteer het resultaat aan de klas en leg uit waarom je voor deze simulatie hebt gekozen.
  5. Stel dat een gemeente denkt aan het aanleggen van een nieuwe woonwijk.
    Is SimCity dan een geschikt instrument om gebruikt te worden bij de planning en het ontwerp? Geef argumenten voor je mening.

★ Aan de slag 27

Lees de tekst. Maak eventueel ook gebruik van het internet.

Het HIRLAM-model
Centraal in het toegepast onderzoek naar atmosfeermodellen op het KNMI staat het HIRLAM-atmosfeermodel (High Resolution Limited Area Model). Met dit model worden weersverwachtingen gemaakt voor Europa en de Noord-Atlantische Oceaan tot 48 uur vooruit. Het HIRLAM-model wordt ontwikkeld in een samenwerkings¬verband van negen landen: Denemarken, Finland, Ierland, llsland, Nederland, Noorwegen, Spanje, Zweden en Frankrijk.

Verspreidingsmodellen voor nucleaire/chemische calamiteiten
Het weer bepaalt in belangrijke mate de verspreiding van gevaarlijke stoffen die door nucleaire of chemische ongevallen in de atmosfeer geloosd worden. Een team van zeven calamiteiten¬-meteorologen van het KNMI is dag en nacht beschikbaar om in geval van een milieuramp over¬heidsinstanties, brandweer en politie bij te staan bij het treffen van maatregelen ter bescher-ming van de volksgezondheid. Daarbij baseren de meteorologen zich op de versprei¬dings¬bere¬keningen van twee operationele computermodellen: PUFF voor de verspreiding op Europese schaal en CALM voor de verspreiding op nationale schaal.

Bewolkingsverwachting voor de korte termijn
Sinds jaar en dag wordt bewolking met behulp van verschillende satellieten nauwkeurig waar¬genomen vanuit de ruimte. Desondanks is het met de huidige weermodellen nog steeds moei¬lijk om bewolking zelfs maar enkele uren vooruit nauwkeurig te voorspellen. Sinds enige tijd wordt gepoogd hierin verandering te brengen door de waargenomen bewolking daadwerkelijk te gebruiken in een fysisch weermodel: MetCast.

Verwachtingsmethodes voor gevaarlijk weer voor de korte termijn
In het project Nowcasting methodes voor gevaarlijk weer worden automatische 'tools' ont¬wikkeld voor het onderkennen en volgen van gevaarlijk weer situaties op mesoschaal. Deze tools ondersteunen de operationele meteoroloog bij het maken van kortetermijnverwachtingen, tot zes uur vooruit, van fenomenen zoals windstoten in situaties met en zonder buien, wind¬schering, invallen en oplossen van mist, ijzel en hagel.

  1. Waarom worden modellen gebruikt om het weer te voorspellen?
  2. Waarvoor worden de computermodellen PUFF en CALM gebruikt?
  3. Waarom is het zo moeilijk om een computermodel te maken om het weer exact te voorspellen?

Autonoom georiënteerd

Autonoom georiënteerde systemen
Er komen steeds meer apparaten op de markt die vrijwel helemaal autonoom werken. In de eenvoudigste vorm is dat bijvoorbeeld een robot-stofzuiger of grasmaaier. Heel wat stappen verder staat de ontwikkeling van de zelfrijdende auto of van een drone die zelfstandig pakketjes bezorgt.

Maar wat is de betekenis van het woord autonoom nu precies? Een staafmixer zet je zelf aan en je werkt er zelf mee. Een wasmachine werkt het programma grotendeels autonoom af, maar je kunt op elk moment ingrijpen. Dat is bij de zelfrijdende auto en de pakketjes-drone niet mogelijk en die zijn daarmee praktisch autonome apparaten geworden.

De wetgeving voor al deze ontwikkelingen wordt langzamerhand aangepast en er wordt steeds meer ruimte gegeven voor allerlei experimenten. Het zou een nieuw en belangrijk groeigebied kunnen worden, mits er geen grote ongelukken gebeuren.

★ Aan de slag 28

Bekijk de video:

 

  1. Welke componenten van het zelfrijdend systeem (naast stuur, rem en gas) maken het mogelijk dat de Audi de bochten in het circuit exact volgt en op tijd afremt?
  2. Het nieuwste model van Google’s zelfrijdende auto heeft geen stuur en geen gas- en rempedalen. Wat is het grootste nadeel hiervan?
  3. In Google’s zelfrijdende auto is een nauwkeurige kaart van het wegennet opgeslagen. Welke problemen tijdens het rijden kunnen zich hiermee voordoen?
  4. Volvo, Mercedes, Nissan en andere fabrikanten ontwikkelen hardware en software in hun auto’s om de bestuurdersrol van mensen (gedeeltelijk) over te nemen. In welke situaties is dat goed mogelijk?
  5. Noem het belangrijkste probleem van zelfrijdende auto’s dat eerst met wetgeving moeten worden opgelost.
  6. Leg uit dat het eventueel hacken van de software van een zelfrijdende auto een risico kan vormen.

★ Aan de slag 29

Bekijk hieronde de trailer van “Ex Machina”:

  1. ​Zoek op het internet naar de term “Deus ex machina” en verklaar daarmee de titel.
  2. Nathan (CEO) zegt tegen zijn programmeur Caleb dat hij de eerste mens is om deel uit te maken van de “Turing test”.
    Zoek op het Internet wie Turing was.
  3. Zoek op het Internet wat de Turing test inhoudt.
  4. De Amazon Echo is een informatieverwerkend systeem.
    Apple Siri kun je ook als zodanig zien, maar Ava in “Ex Machina” is een autonoom georiënteerd systeem. Leg uit.
  5. Ava zou een woordspeling kunnen zijn op Eva. Leg uit.

★ Aan de slag 30

Bekijk deze video:

  1. Nathan vertelt Caleb dat hij alle data van elke smartphone op de wereld heeft opgeslagen.
    1. Is dat in principe mogelijk?
    2. Welke organisaties doen dit al (voor zover bekend nog niet wereldwijd)?
  2. Voor sommigen is AI (Artificial Intelligence) een doel om naar te streven.
    Voor anderen vormt AI een serieuze bedreiging voor de mensheid.
    Voor welke van deze twee stellingen kies jij en waarom?

Informatica

Je bent deze module begonnen met de vraag: ‘Wat is informatica’? Je zou nu de volgende definitie kunnen geven:

Informatica is de wetenschap en de technologie van informatieverwerkende systemen in verschillende verschijningsvormen, zoals procesgeoriënteerde systemen, gegevensgeoriënteerde systemen en modelgeoriënteerde systemen. In de praktijk gaat het om systemen die op computers zijn gebaseerd en is de aandacht van de informatica vooral gericht op de software.

 

Oefening 4

De volgende oefening gaat over systemen.
Maak de oefening:

Bits en Systemen

Voortgang

Bekijk hier je voortgang

Kernprogramma


Docent kan klassen aanmaken en leerlingen volgen
Een docent kan op de profielpagina klassen aanmaken. Als een docent dat gedaan heeft, kunnen de leerlignen zich aan de klas koppelen. Als de leerlingen dat gedaan hebben, kan de docent de voortgang van de leerlingen volgen.

>> Profielpagina

  • Het arrangement Informatieverwerkende systemen - kopie 2 is gemaakt met Wikiwijs van Kennisnet. Wikiwijs is hét onderwijsplatform waar je leermiddelen zoekt, maakt en deelt.

    Auteur
    Rianne Mulder
    Laatst gewijzigd
    17-09-2019 12:32:05
    Licentie

    Dit lesmateriaal is gepubliceerd onder de Creative Commons Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie. Dit houdt in dat je onder de voorwaarde van naamsvermelding en publicatie onder dezelfde licentie vrij bent om:

    • het werk te delen - te kopiëren, te verspreiden en door te geven via elk medium of bestandsformaat
    • het werk te bewerken - te remixen, te veranderen en afgeleide werken te maken
    • voor alle doeleinden, inclusief commerciële doeleinden.

    Meer informatie over de CC Naamsvermelding-GelijkDelen 4.0 Internationale licentie.

    Het thema 'Informatieverwerkende systemen' is ontwikkeld door auteurs en medewerkers van Enigma-online. Fair Use In de modules van Enigma-online wordt gebruik gemaakt van beeld- en filmmateriaal dat beschikbaar is op internet. Bij het gebruik zijn we uitgegaan van fair use. Meer informatie: Fair use Mocht u vragen/opmerkingen hebben, neem dan contact op via de helpdesk VO-content.

    Aanvullende informatie over dit lesmateriaal

    Van dit lesmateriaal is de volgende aanvullende informatie beschikbaar:

    Leerniveau
    HAVO 4; VWO 6; HAVO 5; VWO 4; VWO 5;
    Leerinhoud en doelen
    Informatica;
    Eindgebruiker
    leerling/student
    Moeilijkheidsgraad
    gemiddeld
    Trefwoorden
    arrangeerbaar, arrangeerbare, leerlijn, rearrangeerbare

  • Downloaden

    Het volledige arrangement is in de onderstaande formaten te downloaden.

    Metadata

    LTI

    Leeromgevingen die gebruik maken van LTI kunnen Wikiwijs arrangementen en toetsen afspelen en resultaten terugkoppelen. Hiervoor moet de leeromgeving wel bij Wikiwijs aangemeld zijn. Wil je gebruik maken van de LTI koppeling? Meld je aan via info@wikiwijs.nl met het verzoek om een LTI koppeling aan te gaan.

    Maak je al gebruik van LTI? Gebruik dan de onderstaande Launch URL’s.

    Arrangement

    IMSCC package

    Wil je de Launch URL’s niet los kopiëren, maar in één keer downloaden? Download dan de IMSCC package.

    Voor developers

    Wikiwijs lesmateriaal kan worden gebruikt in een externe leeromgeving. Er kunnen koppelingen worden gemaakt en het lesmateriaal kan op verschillende manieren worden geëxporteerd. Meer informatie hierover kun je vinden op onze Developers Wiki.

  • Wikiwijs is een dienst van