Programmierung. Einführung. Dr. J. Brose Wintersemester 2011/12.

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1 Fakultät Mathematik und Naturwissenschaften Fachrichtung Physik Dr. J.Brose Einführung Dr. J. Brose Wintersemester 2011/12

2 Einführung Überblick über die Lehrveranstaltung Überblick zur Rechentechnik an der Fachrichtung Physik und die Möglichkeiten ihrer Nutzung Tipps für die Nutzung der PC-Pools Sicherheitshinweise Folie 2

3 Überblick über die Lehrveranstaltung Teil des Moduls Einführung in Praktikum und Modulbeschreibung: Zur Vorbereitung auf den Beruf erwerben die Studierenden grundlegende experimentelle Fertigkeiten und erproben praxisnah essentielle Programmierkenntnisse. : Die Studierenden kennen eine Programmiersprache, haben die Fähigkeit, grundlegende Aufgaben (Differenzieren, Integrieren, Nullstellensuche, statistische Datenanalyse, Parameterschätzung) numerisch zu lösen und können einfache Graphiken erstellen. Sie sind befähigt, mit einem Computer-Algebra-System umzugehen. Umfang: Einführungspraktikum: Programmieren: 1 SWS Vorlesung, 1 SWS Praktikum 2 SWS Vorlesung, 2 SWS Übungen Folie 3

4 Überblick über die Lehrveranstaltung Vorlesung : Montag, 3. DS, PHY/C213 Übungen: PHY/B113 Gruppe 1a: Montag, Gruppe 1b: Mittwoch, Gruppe 2a: Dienstag, Gruppe 2b: Dienstag, Gruppe 3a: Donnerstag, Gruppe 3b: Donnerstag, Gruppe 4a: Dienstag, Gruppe 4b: Donnerstag, Gruppe 5a: Mittwoch, Gruppe 5b: Donnerstag, 5. Doppelstunde 1. Doppelstunde 4. Doppelstunde 5. Doppelstunde 6. Doppelstunde 1. Doppelstunde 2. Doppelstunde 4. Doppelstunde 6. Doppelstunde 5. Doppelstunde Übungsgruppen analog Experimentalphysik (halbiert) 7 Leistungspunkte im Modul keine Noten Modulprüfung bestanden beide Prüfungsleistungen bestanden : Prüfungsleistung Programmsammlung Folie 4

5 Einschreibung für die Lehrveranstaltung : Experimentalphysik, Mathematik,... später ebenfalls notwendig online unter: Folie 5

6 Motivation Physiker benötigen Rechentechnik und Programmierkenntnisse Verarbeitung großer Datenmengen Komplexe Modelle, Zusammenhänge, Abhängigkeiten Probleme oft nicht analytische lösbar realere Modelle Reibung Wärmeverluste... Zeit/Aufwand Folie 6

7 Programmieren Softwareprodukte Fertiges Produkt ist für das konkrete Problem oft nicht verfügbar bzw. wichtige Details fehlen Black Box Verständnis für verwendete Algorithmen und Methoden Einsetzbarkeit Grenzen Genauigkeit Fehler Schnelles Erzielen von Ergebnissen Folie 7

8 Inhalt der Lehrveranstaltung (I) 1. Einführung 2. Arbeiten mit dem Betriebssystem Linux auf der Konsole mit der grafischen Oberfläche 3. Programmieren in C 4. Wissenschaftliche Grafiken mit gnuplot 5. Numerische Methoden Differenzieren Integrieren Nullstellensuche Differentialgleichungen insbesondere Newtonsche Bewegungsgleichung Folie 8

9 Inhalt der Lehrveranstaltung (II) 6. Statistische Analyse / Behandlung von Messunsicherheiten 7. Computeralgebra MAPLE 8. Messdatenerfassung und -auswertung qtiplot 9. Verfassen wissenschaftlicher Arbeiten 10.Objektorientiertes Programmieren in C++ Folie 9

10 Informationen zur Lehrveranstaltung (I) Zentrale Lernplattform OPAL: Zugang mittels ZIH-Login (s ) Folie 10

11 Anmeldung bei OPAL Schritte zur Nutzung der E-Learning-Angebote der TU Dresden 1. Wählen Sie auf der Seite die TU Dresden aus und klicken auf Zum Login. 2. Geben Sie dort Ihren Benutzernamen ( Login-Kennung ) und Ihr Passwort ein. Wichtig: Bitte ändern Sie Ihr Erst-Passwort vor der ersten Nutzung von OPAL! Beide Informationen (Login-Kennung und Erst-Passwort) finden Sie auf Ihrem Studienbuchblatt. 3. Klicken Sie auf O.K.. Folie 11

12 Informationen zur Lehrveranstaltung (II) Vorlesungsskripte, Lehrmaterial, Übungsaufgaben (OPAL): Kürzer über Homepage der Fachrichtung Physik: Im PC-Pool: /home/data// Folie 12

13 Informationen zur Lehrveranstaltung (III) Folie 13

14 Informationen zur Lehrveranstaltung (IV) Folie 14

15 Rechentechnik an der FR Physik Zentral Nutzerverwaltung Login-Server Mail-Server Web-Server Datei-Server PC-Pools Dezentral Institute,Lehrstühle, Arbeitsgruppen Praktikum,Verwaltung Nutzerverwaltung Login-Server Mail-Server Web-Server Arbeitsplatzrechner Anbindung an nationale und internationale Rechenzentren Strukturiert in Leistungsvermögen und Anwendung Technik und Peripherie sehr unterschiedlich ausgebaut Folie 15

16 Zentrale Rechentechnik PC-Pools Zentrale Infrastruktur Vorrangig für die Nutzung durch Studenten der unteren Semester C117: 6 x Intel Core2 Duo E GHz B113: 24 x Intel Core i7 860 (Quadcore, 2.8 GHz) Betriebssystem Linux Distribution Ubuntu Mailserver: Linux, PC-Technik Fileserver: 2 Server - Linux Webserver (Physik, einzelne Institute): PC Linux Netzanbindung 1 GBit/s an TU-Backbone intern 100 MBit/s - 1 GBit/s switched extern 100 Mbit/s - 1 GBit/s Folie 16

17 Studentische Accounts (ZIH) am Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen: Sie finden Ihren Nutzernamen auf dem Semesterbogen. Gewöhnlich besteht er aus einem s und einer siebenstelligen Zahl, z.b. s Diesem Login-Account sind ein Postfach und eine -Adresse zugeordnet. Um die Dienste nutzen zu können, MÜSSEN Sie Ihr Startpasswort überdie entsprechende Webseite: ändern! Folie 17

18 Studentische Accounts (PC-Pools) in der Fachrichtung Physik: Beantragen bei mir (PHY/C116) Benötigt werden Matrikelnummer und Nutzername des ZIH-Accounts (s ) Damit Login im Physik-Cluster und von außerhalb möglich Physischer Zugang B113 Mensa-Karte (E-Meal) Login auf allen PC unter Linux möglich Eingabe: Nutzername, Passwort Empfohlener Desktop: gnome Folie 18

19 Anmeldung im PC-Pool (I) s0815_ Folie 19

20 Anmeldung im PC-Pool (II) Bei Erstanmeldung in einem Terminal mittels yppasswd neues Passwort setzen! Folie 20

21 Sichere Passwörter? Mindestens ACHT Zeichen lang Kein Wort, das man irgendwo nachschlagen kann (auch nicht in Fremdsprachen) Mischung aus VIER Zeichenkategorien Großbuchstaben Kleinbuchstaben Ziffern Sonderzeichen! $%&/()=?#+*+_.,;: keine deutschen Umlaute (äöüß) Wie komme ich zu einem sichern Passwort, das ich nicht vergesse? Wkiz1sP,dinv? Folie 21

22 (I) Studentische Accounts am Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH): nutzer = s Alias: nutzer@mail.zih.tu-dresden.de Vorname.Name[NN]@mailbox.tu-dresden.de NN Ziffern,falls mehrere Nutzer mit demselben Vor- und Nachnamen, siehe beratung_und_unterstuetzung/e_mail_adresse/meine_e_mail_adresse POP3/IMAP-Server (Mail-Empfang): mail.zih.tu-dresden.de SMTP-Server (Mail-Versenden): mail.zih.tu-dresden.de Folie 22

23 (II) Webmail (Abruf der an der TU Dresden mit Web-Browser) Anleitung siehe: Folie 23

24 Tipps für den PC-Pool Notebooks können im Sechseck am Fenster ans Physik-Netz angeschlossen werden (automatische Adressvergabe über dhcp) Netzwerkkabel (RJ-45) sind mitzubringen Wechselmedien (CD, DVD, Floppy, USB-Sticks) müssen nicht gemounted werden CD-Brennen mit brasero möglich Weitere Informationen Merkblatt (Zu erhalten beim Beantragen des Accounts) Folie 24

25 Drucken (I) Öffentlicher Ricoh Drucker/Kopierer im Raum C117 Kopierkarten können in der Studentenbaracke oder an Automaten (z.b. im Willersbau) erworben werden Standarddrucker auf allen Systemen: Schwarz-Weiss-Drucker "xprint-drucker-sw" von allen Programmen mit Druck-Dialogen aus erreichbar Farbdrucker "xprint-drucker-color" ebenfalls wählbar Folie 25

26 Drucken (II) Nach Absenden des Druckauftrages öffnet sich Fenster mit Aufforderung zur Eingabe der Kartennummer, die auf der Rückseite der Kopierkarte zu finden ist Druckaufträge lassen sich an jedem öffentlichen Ricoh-Drucker/Kopierer abrufen Alle Druckaufträge können ebenfalls über den virtuellen Drucker PDF in PDF-Dateien ausgegeben werden Folie 26

27 Scanner Mustek Scanexpress 1248UB im Raum B113 am PC pclp35 (linke hintere Ecke) angeschlossen kann über das Scanprogramm xsane oder direkt aus Grafikprogrammen wie gimp, kooka oder auch Openoffice genutzt werden. Folie 27

28 Sicherheitshinweise Grundlagen für Einrichtung (auch privater) PC: Trennung von System, Programmen und Daten UNIX / Linux: automatisch gewährleistet Windows: Partitionieren! trotzdem schwierig wegen Profiles, Dokumente und Einstellungen,... Sicherheitsaspekte Sichere Einstellungen Virenscanner Personal Firewall Folie 28

29 Virenschutz Verbreitung hauptsächlich durch und Besuch dubioser Webseiten Spam löschen Attachments nicht öffnen Besonders häufig für die meist verbreitetsten Mail clients: Outlook und Outlook Express Andere Mail clients verwenden, z.b. Thunderbird oder unter Linux lesen (Grundregeln gelten auch hier!) ActiveX, Javascript im Mail client deaktivieren Regelmäßige Sicherheitsupdates für System und Browser Andere Webbrowser verwenden (Firefox, Opera,...) Virenscanner (Update der Datenbanken!) Personal Firewall, Win XP ab Service Pack 3 Folie 29

30 Virenscanner am ZIH Bei Vorhandensein eines Virus in der (auch im Anhang), wird die unter Quarantäne gestellt: ====== VIREN-ALARM ====== Der zentrale Viren-Checker der TU Dresden fand den Virus W32/Netsky-B in einer Mail von: Diese wurde mit folgender ID unter Quarantaene gestellt: virus Aus Sicherheitsgruenden sollten Sie auf die Zustellung der verseuchten Mail verzichten. Dazu ist keine Aktion von Ihrer Seite noetig. Falls Sie die verseuchte Mail dringend benoetigen, wenden Sie sich bitte unter Angabe der Quarantaene-ID per Mail an: Folie 30

31 Spamchecker am ZIH Fügt zusätzliche Einträge in den Mail-Header Geeignete Mail-Clients können darauf filtern Received: from RKS30.urz.tu-dresden.de by physik.phy.tu-dresden.de id AA43638; Wed, 30 Mar :10: From: "James" To: Subject: Your Pharmacy uq Virus-Scanner... X-Tud-Virus-Scanned: by amavisd-new at rks30.urz.tu-dresden.de X-Tud-Spam-Checker-Version: SpamAssassin 2.63 ( ) on rks30 X-Tud-Spam-Status: Yes, hits=6.4 tagged_above=3.0 required=6.3 tests=date_in_future_24_48, MSGID_FROM_MTA_SHORT X-Tud-Spam-Level: ****** Spam-Checker: X-Tud-Spam-Flag: YES Bewertung > 5 bedeutet mit ziemlicher Sicherheit Spam Folie 31

32 Sicheres Login auf Linux-PC (I) Login von außerhalb nur über secure shell ssh phylogin1.phy.tu-dresden.de ssh phylogin2.phy.tu-dresden.de Für Windows Nutzer sind einfache Implementationen von secure shell (ssh) frei verfügbar, z.b. PuTTY: Frei verfügbare Windows-Implementation von scp und sftp für den Dateitransfer: winscp Folie 32

33 Sicheres Login auf Linux-PC (II) PuTTY - frei verfügbare ssh-implementation für Windows Folie 33

34 Sicheres Login auf Linux-PC (III) Folie 34

35 Sicheres Login auf Linux-PC (IV) Folie 35

36 Sicherer Datentransfer (I) winscp frei verfügbare Windows-Implementation von scp und sftp (Kopieren und ftp über ssh) Folie 36

37 Sicherer Datentransfer (II) Folie 37

38 Sicherer Datentransfer (III) Folie 38