Informatik im Studiengang Allgemeiner Maschinenbau Sommersemester 2015

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1 Informatik im Studiengang Allgemeiner Maschinenbau Sommersemester 2015 Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Sobe Fakultät Informatik / Mathematik

2 Zur Person: Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Sobe Fakultät Informatik/Mathematik Raum Z 363, zeitweise G 21 Tel: sobe@informatik.htw-dresden.de Peter Sobe 2

3 Informatik Inhalte Grundlegende Konzepte der Informatik: Algorithmen, Aussagenlogik, Zahlensysteme, Kodierung Einführung in das Ingenieurtool Matlab Algorithmierung und Programmierung mit Matlab Einführung in die numerische Simulation mit Simulink Prinzipien und Nutzung von relationalen Datenbanksystemen Überblickswissen: Programme und deren Abarbeitung auf Rechnern, Ein- und Ausgabe, Dateien, Rolle des Betriebssystems, Netzwerke Peter Sobe 3

4 Informatik Inhalte (3) Die Übungen/Praktika vertiefen das erworbene Wissen durch die selbständige Lösung von Aufgabenstellungen am Computer. Im Mittelpunkt steht die Erstellung von kleinen Matlab-Programmen und das Handhaben von Datenbanken mit MS-Access. Die Lehrveranstaltung wird mit einer schriftlichen Prüfung von 90 Minuten abgeschlossen. Peter Sobe 4

5 Informatik Übungen Übungen 1. Woche: Montag 15:00 Uhr, S 131 (14/051-02), Donnerstag 15:00 Uhr, S 130 (14/051-01) 2. Woche Montag 15:00 Uhr, S 131 (14/051-02), Mittwoch 15:10 Uhr, S 130 (14/051-01) Start ab (erste Semesterwoche), mit einer Laboreinweisung Peter Sobe 5

6 Informatik Lehrmaterial und Literatur Vorlesungsfolien und Übungsaufgaben als PDF unter Peter Sobe 6

7 Literaturempfehlungen für grundlegende Konzepte und Überblickswissen: Schneider, U.; Werner, D. (Hrsg.): Taschenbuch der Informatik. Fachbuchverlag Leipzig mit Carl-Hanser-Verlag, 2007, ISBN für Algorithmierung und Programmierung: Harschneck, A.: Einführung in die Programmierlogik. 3. Auflage, Forkel Verlag, Wiesbaden, 1991, ISBN (Ausgiebige Darstellung von Programmbeispielen mit Struktogrammen) Schwarzenberg, E. : Struktogramme - Aufgaben und Lösungen zur Darstellung von Programmlogik. Franzis Taschenbuch Nr.299, Franzis Verlag 1990, ISBN für Mathlab/Simulink: Beucher., O.: Mathlab und Simulink Grundlegende Einführung für Studenten und Ingenieure in der Praxis. 4. Auflage, Addison Wesley in Pearson Education Deutschland, 2008, ISBN für Datenbanken: Swoboda., B.; Buhlert, S.: Access 2013 Grundlagen für Datenbankentwickler, RRZN-Handbücher, HERDT-Verlag,

8 0: Motivation - Wandel der Rechentechnik (1) Computer waren ursprünglich Rechenmaschinen zur Lösung mathematischer und ingenieurtechnischer Probleme Prognosen Meines Erachtens gibt es einen Weltmarkt für vielleicht fünf Computer (IBM Präsident J. Watson, 1943) Es gibt keinen Grund, warum Menschen zu Hause einen Computer haben sollten (K. Olsen, Gründer von DEC, 1977) Bytes Speicherkapazität sollten jedem genügen (Bill Gates, 1981) Peter Sobe 8

9 Wandel der Rechentechnik (2) Seit 80er Jahre: Benutzung von Computern und Speichermedien zur Massendatenspeicherung und verarbeitung Warenwirtschaftssysteme, Kundendatenbanken, Elektronische Dokumentverwaltung Rechner als eingebettete Systeme Computer für bildgebende Verfahren in der Medizin, Geographie Computer für Telekommunikation und Unterhaltung Peter Sobe 9

10 Entwicklung der Informatik (1) Umgang mit Zahlen: 500: Erfindung des Dezimalsystems in Indien Einführung der arabischen Ziffern 1518: Adam Riese Veröffentlichungen in Rechenbüchern 1623: Wilhelm Schickard Rechenmaschine für die vier Grundrechenarten 1641: Blaise Pascal eine mechanische Rechenmaschine, die Additionen inklusive Überträgen durchführen kann 1671: G.W. Leibniz duales Zahlensystem 1774: P.M. Hahn erste zuverlässig arbeitende mechanische Rechenmaschine 1818: Serienproduktion von Rechenmaschinen 1838: Charles Babbage analytical engine, Steuerung der Rechenoperationen durch Lochkarten Peter Sobe 10

11 Entwicklung der Informatik (2) Entwicklung des Computers: 1936: Alan Turings Maschinenkonzept zur Ziffernverarbeitung, 1941: Konrad Zuse: erster programmgesteuerter Relaisrechenautomat (Z3), Verwendung des dualen Zahlensystems und der Gleitkomma-Zahlendarstellung 1945: John von Neumanns Programmspeicherkonzept 1946: Entwicklung des Röhrenrechners ENIAC 1981: IBM-PC Heute: Rechner fast überall: Smartphones, Kassen, chipkartenbasierte Zugangssysteme, Navigationssysteme, Digitale Radio- und TV-Geräte Peter Sobe 11

12 Spektrum programmierbarer Rechnersysteme (1) Parallelrechner Blade Server Arbeitsplatzrechner PC Mainframe Supercomputer Notebook Peter Sobe 12

13 Spektrum programmierbarer Rechnersysteme (2) Chipkarte Eingebettete Systeme SPS Automatisierungsund Produktions systeme PDA/Smartphone Werkzeugmaschine Spielconsole Humanoide Roboter Peter Sobe 13

14 Rechner und Programmierung für den Maschinenbau Einsatz programmierbarer Rechner als Bestandteil von Produktionsanlagen Vernetzte Automatisierungssysteme Computer-gesteuerte Maschinen, CNC, Industrieroboter, automatisierte Transportsysteme Peter Sobe 14

15 Rechner und Programmierung für den Maschinenbau Einsatz programmierbarer Rechner als Bestandteil mechatronischer Systeme Verbindung mechanischer Systeme mit informationsverarbeiten Teilsystemen Mikrocontroller (kleine Mikroprozessoren) zur Auswertung von Sensordaten zu Steuerung der Aktuatoren (Schrittmotoren, Relais, Ventile u.ä.) Zum Teil Ersatz mechanischer Beeinflussung durch Informationsübertragung, Steer-by-Wire-Systeme (Automobile, Baumaschinen, Schiffstechnik) Peter Sobe 15

16 Rechner und Programmierung für den Maschinenbau Einsatz programmierbarer Rechner als Hilfsmittel beim Systementwurf, bei der Überwachung, bei der Dimensionierung CAD-Entwurfstools Simulation mechanischer Systeme Überwachung/Qualitätskontrolle von Produktionsprozessen, Modellierung, Kalibrierung von Maschinen Peter Sobe 16