Hoofdstuk 1

Informatica = de leer van informatie verwerkende systemen

Systemen verwerken gegevens die van buiten het systeem komen, de invoer. Het resultaat van de verwerking wordt gepresenteerd aan de gebruiker of een ander systeem, de uitvoer. Vrijwel alle systemen kunnen de informatie kortere of langere tijd bewaren in een geheugen. Dit word informatieverwerking genoemd.

Je beperkt je met informatica (bijna) altijd tot computersystemen.

Het uitwisselen van informatie tussen informatiesystemen noem je communicatie. Berichten worden van het ene systeem, de zender, naar het andere systeem, de ontvanger, gestuurd.

Gegevens zijn berichten die voor de ontvanger geen betekenis hoeven te hebben. Informatie heeft voor de ontvanger wel betekenis. Hetzelfde bericht hoeft voor een andere ontvanger geen betekenis te hebben, en is daarom voor hem slechts een gegeven.

Computers kennen 2 basistekens, de 0 en de 1. Deze nullen en enen worden elektronisch op verschillende manieren gemaakt, bijvoorbeeld door een hoge of lage spanning, magnetisatie linksom of rechtsom, reflectie of verspreiding van licht. Hiermee wordt de informatie in een computer vastgelegd. Deze eenheid wordt een bit (binary digit) genoemd. 8 bits zijn samen 1 byte.

Elk teken die wij typen, bijvoorbeeld de letters van deze samenvatting, moeten allemaal hun eigen code krijgen die te verwerken is door een computersysteem. Een standaardcode voor de meest voorkomende tekens is de ASCII-tabel. In deze tabel wordt elk letterteken door 7 bits weergeven. Omdat deze code maar 128 tekens kon weergeven (2^7) was het voldoende voor de Engelse taal, maar niet voor de meeste andere talen. Deze talen hadden meer tekens nodig. Daarom werd er een extra bit toegevoegd aan de ASCII-tabel. Nu had je 256 tekens (2^8) tot je beschikking. Tegenwoordig hebben we een nieuwe standaard nodig, de unicode. De unicode had 16 bits (2 bytes), nu zijn het er 32 (4 bytes) zodat we de meeste talen, waaronder het Chinees en Hebreeuws, kunnen verwerken op een computer.

Afbeeldingen moeten binair gecodeerd worden om voor een computersysteem hanteerbaar te zijn. Een afbeelding wordt opgebouwd uit kleine beeldelementen die pixels heten. De kwaliteit (resolutie) wordt bepaald door het aantal pixels dat gebruikt wordt voor de afbeelding: DPI (dots per inch) Een scherm wordt vaak aangegeven met de resolutie (1920 x 1080p).

Omdat afbeeldingen gecodeerd moeten worden heb je ook een code. Een zwart-wit foto kan eenvoudig per pixel met een 0 of een 1 worden aangegeven (één bit). Een kleurenafbeelding heb je één of meer bytes nodig. Een veel gebruikte kleurcodering is RGB, waarbij de kleur wordt uitgedrukt als een combinatie van die basiskleuren: Rood, Groen en Blauw. Een afbeelding kan opgebouwd worden als een vlak van pixels. Dit wordt een bitmap of rasterafbeelding genoemd. Als afbeeldingen zo worden vastgelegd wordt van elke pixel de kleur vastgelegd. Dit vraagt veel geheugen en gebogen lijnen zijn rafelig. Daarom kan je beter de vectorcodering gebruiken. Deze maakt gebruik van een wiskundige berekening, en dit spaart geheugenruimte. Een voordeel hiervan is dat de afbeelding vergroot kan worden, zonder dat pixels zichtbaar zullen worden. Dit is alleen niet bruikbaar voor kleurenfoto’s, want dan wordt de wiskundige formule te ingewikkeld

Sampling = Geluid dat gedigitaliseerd word

De hoogte van een geluidsgolf wordt een paar keer per seconde gemeten. Hoe meer samples per seconde worden opgenomen, des te nauwkeuriger de oorspronkelijke geluidsgolf kan worden weergegeven. CD kwaliteit is 44.100 samples per seconde (44,1 kHz) en 16 bits per sample, dit wil aangeven hoeveel verschillende waarden geluid kan aannemen.

Om het gedigitaliseerde geluid af te spelen bevat een apparaat, zoals een cd-speler, een DAC (Digitaal Analoog Converter). Die zet de samples weer om naar analoge geluidsgolven, zodat wij het geluid in de vorm van golven uit de geluidsbox kunnen horen. Opnemen van muziek kost veel geheugen.

Video is het synchroon opnemen en het afspelen van bewegend beeld en geluid. Een veel gebruikt systeem voor de compressie van beeld en geluidsbestanden is MPEG. MPEG gaat er van uit dat in opeenvolgende beelden veel overeenkomst zit. MPEG concentreert zich op het verschil tussen opeenvolgende beelden. Het belangrijke voordeel is dat met weinig kwaliteitsverlies videobestanden vele malen kunnen worden verkleind. Er zijn al meerdere soorten MPEG, MPEG-1, MPEG-2, MPEG-3 en MPEG-4.

Datacompressie wordt gebruikt om bestanden kleiner te maken, want bijvoorbeeld video kan veel ruimte in beslag nemen. We hebben lossy compression (JPEG, MPEG) en lossless compression (zip, rar, lzw).

Een systeem heeft grenzen. Je moet vaststellen wat wel en niet tot het systeem behoort. Je kunt als voorbeeld het waarschuwingssysteem bij een spoorwegovergang nemen. Componenten van dit systeem zijn bijvoorbeeld het rode knipperlicht, de bel, de spoorbomen en de detectielus.

Procesgeoriënteerde systemen regelen of besturen geluid en videoapparatuur, Gsm-telefoons, inbraakalarm installaties, etc. Ze worden ook wel embedded systems genoemd. Ze communiceren rechtstreeks met andere apparaten door middel van Sensoren (registreert) en actuatoren (geeft signaal door). We hebben ook Real-Time systems. Deze moeten binnen een bepaalde tijd, meestal een paar milliseconden en maximaal één à twee seconden, reageren. De tijd is cruciaal hier, want het gaat meestal om belangrijke situaties, bijvoorbeeld een pacemaker.

Gegevensgeoriënteerde systemen worden gebruikt om databases te beheren. EDI-systemen kunnen de standaardberichten die worden uitgewisseld controleren en versturen. Bijvoorbeeld in de supermarkt. Wanneer iets verkocht word wordt het geregistreerd, wanneer de voorraad bijna op is wordt er automatisch besteld.

Google is een voorbeeld van een search-engine (zoekmachine)

Kennissystemen worden gebruikt om uit de opgeslagen gegevens ‘nieuwe’ informatie te halen.

Modelgeoriënteerde systemen zijn over het algemeen simulaties. Bijvoorbeeld buienradar.nl, of een spel zoals rollercoaster tycoon of The Sims.