Informatik im Studiengang Allgemeiner Maschinenbau Sommersemester 2014

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1 Informatik im Studiengang Allgemeiner Maschinenbau Sommersemester 2014 Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Sobe Fakultät Informatik / Mathematik

2 Zur Person: Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Sobe Fakultät Informatik/Mathematik Raum Z 363 Tel: Peter Sobe 2

3 Informatik Inhalte Grundlegende Konzepte der Informatik: Algorithmen, Aussagenlogik, Zahlensysteme, Kodierung Überblickswissen: Programme und deren Abarbeitung auf Rechnern, Ein- und Ausgabe, Dateien, Rolle des Betriebssystems, Netzwerke Einführung in das Ingenieurtool Matlab Algorithmierung und Programmierung mit Matlab Einführung in die numerische Simulation mit Simulink Prinzipien und Nutzung von relationalen Datenbanksystemen 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. Die Lehrveranstaltung wird mit einer schriftlichen Prüfung von 90 Minuten abgeschlossen. Peter Sobe 4

5 Informatik Übungen Übungen 1. Woche: Mittwoch 9:20 Uhr, S 131 (13/051-01), Donnerstag 13:10 Uhr, S 131 (13/051-02) 2. Woche Mittwoch 9:20 Uhr, S 131 (13/051-02), Mittwoch 11:10 Uhr, S 131 (13/051-01) Start ab: und mit einer Laboreinweisung und dem ersten Übungsblatt 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 Peter Sobe 7

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 Maschinebau Einsatz programmierbarer Rechner als Bestandteil von Produktionsanlagen Vernetzte Automatisierungssysteme Computer-gesteuerte Maschinen, CNC, Industrieroboter, automatisierte Transportsysteme als Bestandteil mechatronischer Systeme Mikrocontroller zur Auswertung der Sensordaten Steuerung der Aktuatoren Steer-by-Wire-Systeme (Automobile, Baumaschinen, Schiffstechnik) als Hilfsmittel beim Systementwurf, bei der Überwachung, bei der Dimensionierung CAD-Entwurfstools Simulation mechanischer Systeme Peter Sobe 14

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