Informatik (für allg. Maschinenbau)

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1 Informatik (für allg. Maschinenbau) Teil 1 - Sommersemester 2012 Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Sobe Fakultät Informatik / Mathematik Dieser Foliensatz wurde z.t. von Herrn Prof. Grossmann übernommen Zur Person: Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Sobe Fakultät Informatik/Mathematik Raum Z 363 Tel: sobe@informatik.htw-dresden.de Peter Sobe 2

2 Informatik Inhalte (1) Im ersten Teil der Vorlesung werden die Studenten nach einer Einführung mit dem Teilgebiet der Programmierungstechnik vertraut gemacht. Am Beginn stehen Algorithmen und allgemeine Darstellungsmittel für Algorithmen. Es folgt das Erlernen einer imperativen Programmiersprache Peter Sobe 3 Informatik Inhalte (2) Im zweiten Teil erfolgt eine Vertiefung der Programmierfähigkeiten, kombiniert mit einen Diskurs durch verschiedene Teilgebiete der Informatik: schwerpunktmäßig Datenbanken, ggf. Rechnernetze und einige Aspekte aus den theoretischen Grundlagen der Informatik. Peter Sobe 4

3 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 Programmen. Die erfolgreiche Bearbeitung einer gesonderten Komplexaufgabe als Hausarbeit gilt als Prüfungsvorleistung (keine Note). Die Lehrveranstaltung wird mit einer schriftlichen Prüfung von 120 Minuten mit Unterlagen abgeschlossen. Peter Sobe 5 Informatik Inhalte Umfang SWS: (Vo/Üb/Pr) Sommersemester 2012: 2/1/0 Wintersemester 2012/2013: 1/1/0 Aufteilung: Teil 1 im Sommersemester 2012 Algorithmen und Programmierung Teil 2 im Wintersemester 2012/2013 Fortgeschrittene Programmierung und ausgewählte Teilgebiete der Informatik Peter Sobe 6

4 Informatik Übungen Übungen Sommersemester tägig, jeweils 1. Woche Termine: Donnerstag 9:20 Uhr (11/051-01), Donnerstag 11:10 Uhr (11/051-02) Start ab: (Laboreinweisung), (erstes Übungsblatt) Wintersemester 2012/2013 Fortsetzung der 14-tägigen Übungen Peter Sobe 7 Informatik Prüfungsleistungen Informatik Teil 2 im Wintersemester 2012/2013 Hausarbeit als Prüfungsvorleistung für Informatik, Vorführung und Erklärung im Labor Prüfungsklausur 120 min im Prüfungszeitraum Februar 2013 Alle Unterlagen zugelassen Teilnahme an der Prüfung kann erst dann erfolgen, wenn die Prüfungsvorleistung erbracht wurde. Peter Sobe 8

5 Informatik Lehrmaterial und Literatur Vorlesungsfolien und Übungsaufgaben als PDF unter Literaturempfehlungen: Die Programmiersprache C. RRZN Uni Hannover, 1997 Küveler, G.; Schwoch, D.: Informatik für Ingenieure und Naturwissenschaftler Grundlagen Programmieren mit C/C++, 5. Auflage, Viewegs Fachbücher der Technik, 2006, ISBN X Kernighan, B. W.; Ritchie, D. M.: Programmieren in C. Hanser, München, 1990 Notz, P.; Morick, F.: C/C++ Referenz. Franzis-Verlag Feldkirchen, 1997 Schneider, U. (Hrsg.): Taschenbuch der Informatik. Fachbuchverlag Leipzig, 2000 Gumm, H.; Sommer, M.: Einführung in die Informatik. Oldenburg, München, 2004 Peter Sobe 9 Informatik Inhalt im Sommersemester 0. Motivation: Rechner und Programmierung für den Maschinebau 1. Algorithmen - Wesen, Eigenschaften, Entwurf 2. Darstellung von Algorithmen mit Struktogrammen und Programmablaufplänen 3. Spezielle Algorithmen 4. Programmiersprache C 4.1 Programmaufbau in C 4.2 Basisdatentypen und einfache Anweisungen 4.3 Strukturierte Anweisungen zur Modellierung von Algorithmen 4.4 Arbeit mit indizierten Größen (Felder) 4.5 Arbeit mit Pointern 4.6 Arbeit mit Zeichenketten 4.7 Funktionen Peter Sobe 10

6 Informatik Weitere Inhalte Fortsetzung: Inhalt im Sommersemester 5. Bibliotheksfunktionen aus der C-Standardbibliothek Weitere Inhalte: C: Ein- und Ausgabe, Dateizugriff C: dynamische Speicherverwaltung und Speicherstrukturen Exkurs in die objektorientierte Programmierung: C++ Datenbanksysteme, Datenbanksprache SQL Rechnernetze Peter Sobe 11 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 12

7 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 13 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 Lochkarte Peter Sobe 14

8 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 15 Spektrum programmierbarer Rechnersysteme (1) Parallelrechner Blade Server Arbeitsplatzrechner PC Mainframe Supercomputer Notebook Peter Sobe 16

9 Spektrum programmierbarer Rechnersysteme (2) Chipkarte Eingebettete Systeme SPS Automatisierungsund Produktions systeme PDA/Smartphone Werkzeugmaschine Spielconsole Humanoide Roboter Peter Sobe 17 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 18