Informatik (für allg. Maschinenbau)

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1 Informatik (für allg. Maschinenbau) Teil 1 - Sommersemester 2013 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: Speicherung von Daten in Dateien, Datenauswertung Datenbanken einige Aspekte aus den theoretischen Grundlagen der Informatik. Wissenschaftlich-technische Berechnungen mit MATLAB 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 2013: 2/1/0 Wintersemester 2013/2014: 1/1/0 Aufteilung: Teil 1 im Sommersemester 2013 Algorithmen und Programmierung Teil 2 im Wintersemester 2013/2014 Vertiefung der Programmierung und ausgewählte Teilgebiete der Informatik Peter Sobe 6

4 Informatik Übungen Übungen Sommersemester tägig, jeweils 1. Woche Termine: Mittwoch 11:10 Uhr, S 131 (12/051-02), Donnerstag 11:10 Uhr, S 131 (12/051-01) Start ab: und (Laboreinweisung), und (erstes Übungsblatt) Wintersemester 2013/2014 Fortsetzung der 14-tägigen Übungen Peter Sobe 7 Informatik Prüfungsleistungen Informatik Teil 2 im Wintersemester 2013/2014 Hausarbeit als Prüfungsvorleistung für Informatik, Vorführung und Erklärung im Labor Prüfungsklausur 120 min im Prüfungszeitraum Februar 2014 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 Peter Sobe 9 Informatik Lehrmaterial und Literatur Literaturempfehlungen: Echtle, K.; Goedicke, M. : Lehrbuch der Programierung mit Java, dpunkt.verlag, 2000 ISBN (trotz Bezug auf Programmiersprache Java sehr nützlich) RRZN Hannover: Grundlagen der Programmierung mit Beispielen in C++ und Java (mit Beispielen für PAP und Struktogramme, gute Übersicht über Programmiersprachen) 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 Peter Sobe 10

6 Informatik Lehrmaterial und Literatur Literaturempfehlungen (Fortsetzung): RRZN Hannover: Die Programmiersprache C ein Nachschlagewerk, 12. unveränderte Auflage, 2011 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 Schneider, U.; Werner, D. (Hrsg.): Taschenbuch der Informatik. Fachbuchverlag Leipzig mit Carl-Hanser-Verlag, 2007, ISBN 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 11 Informatik Inhalt im Sommersemester 0. Motivation: Rechner und Programmierung für den Maschinenbau 1. Algorithmen - Wesen, Eigenschaften, Entwurf 2. Darstellung von Algorithmen mit Struktogrammen und Programmablaufplänen 3. Spezielle Algorithmen Peter Sobe 12

7 Informatik Inhalt im Sommersemester 4. Programmiersprache C - Programmaufbau in C - Basisdatentypen und einfache Anweisungen - Steuerfluss-Konstrukte - Arbeit mit indizierten Größen (Felder) und Zeigern - Zeichen und Zeichenketten - Funktionen (Unterprogramme) - Strukturen (Datensätze) 5. Bibliotheksfunktionen aus der C-Standardbibliothek Peter Sobe 13 Informatik Weitere Inhalte Weitere Inhalte: C: Ein- und Ausgabe, Dateien, Datenauswertung Datenstrukturen Exkurs in die objektorientierte Programmierung: C++ Datenbanksysteme, Datenbanksprache SQL MATLAB Peter Sobe 14

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 15 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 16

9 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 17 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 18

10 Spektrum programmierbarer Rechnersysteme (1) Parallelrechner Blade Server Arbeitsplatzrechner PC Mainframe Supercomputer Notebook Peter Sobe 19 Spektrum programmierbarer Rechnersysteme (2) Chipkarte Eingebettete Systeme SPS Automatisierungsund Produktions systeme PDA/Smartphone Werkzeugmaschine Spielconsole Humanoide Roboter Peter Sobe 20

11 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 21