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Informatica e ProgrammazioneIngegneria Meccanica e dei Materiali
Università degli Studi di Brescia
Prof. Massimiliano Giacomin
INTRODUZIONE AL CORSO
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Informatica e Programmazione – Università di Brescia 2Docente: M. Giacomin
COSA
PERCHÈ
COME
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Informatica e Programmazione – Università di Brescia 3Docente: M. Giacomin
COSA
PERCHÈ
COME
COSA SONO L’INFORMATICA E LA PROGRAMMAZIONE(e cosa si studia in questo corso)
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UNA VISIONE GIORNALISTICA
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INFORMATICAstudio degli algoritmi che descrivono e trasformano l’informazione [ACM]
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PROGRAMMAZIONErappresentazione di un algoritmo in un linguaggiocomprensibile ed eseguibile da un calcolatore(linguaggio di programmazione)
INFORMAZIONE, ALGORITMO, CALCOLATORE
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INFORMAZIONE
Rappresentata mediante una sequenza di simboli
INFORMAZIONE SIMBOLI
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ALGORITMO
ALGORITMO
INFORMAZIONE
Specifica come produrre lasoluzione ad un problema conuna sequenza di istruzioni
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ALGORITMO, PROGRAMMA E CALCOLATORE
ALGORITMO
INFORMAZIONE
Specifica come produrre lasoluzione ad un problema conuna sequenza di istruzioni
SIMBOLI
PROGRAMMA(SIMBOLI)
Istruzioni espresse in unlinguaggio comprensibileed eseguibile da un calcolatore
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LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI CON IL CALCOLATORE
calcolatore
uomo
risultati
programmazione
risoluzione
identificazione
dati
problema
esigenza
programma
algoritmo
esecuzione
spazio del problema
spazio della soluzione
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LA RISOLUZIONE DI PROBLEMI CON IL CALCOLATORE
calcolatore
uomo
risultati
programmazione
risoluzione
identificazione
dati
problema
esigenza
programma
algoritmo
esecuzione
spazio del problema
spazio della soluzione
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MODELLAZIONE
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Rappresentazione semplificata della realtà:
selezionati gli aspetti utili per il problema di interesse
Esempio: l’archivio di una biblioteca
Mondo reale
- Titolo- Autori
- Stanza, scaffale- …
Modello
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MODELLO
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• Il calcolatore elabora simboli (secondo le regole del linguaggio di programmazione adottato)
• Questi simboli rappresentano la realtà secondo il modello identificato
• Non ci sono vincoli sui modelli utilizzati
L’informatica è pervasiva, coinvolge pressochétutti i campi della conoscenza (scientifica e umanistica)
FACCIAMO ALCUNI ESEMPI…
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CALCOLATORE E PROBLEMI
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NASA SOCCER https://www.grc.nasa.gov/www/K-12/airplane/soccercode.html
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PROGETTAZIONE AREODINAMICA
http://www.hanleyinnovations.com/stallion3d.html
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SIMULATORE DI VOLO (1)
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SIMULATORE DI VOLO (2)
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Software di simulazione (es. emissione e dispersione di inquinanti)
[immaginitratte dal sitowww.prode.com]
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CAD (Computer Aided Design)
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CAD (Computer Aided Design)
Informatica e Programmazione – Università di Brescia 19Docente: M. Giacomin
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Un simulatore di processi logistico-produttivi (DVD assembly)
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Simulazione comportamento di formiche
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[realizzato con NetLogo, per gentile concessione di M. Cadei]
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PROGRAMMA DEL CORSO
Informatica e Programmazione – Università di Brescia 22Docente: M. Giacomin
1. ARCHITETTURA DEL CALCOLATORE (in senso lato)
2. PROGRAMMAZIONE IN LINGUAGGIO C(in senso lato)
Nonostante questa suddivisione “concettuale”, è molto più proficuoconsiderare il programma del corso come un tutt’uno…
I contenuti si possono suddividere in
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Informatica e Programmazione – Università di Brescia 23Docente: M. Giacomin
calcolatore
uomo
risultati
programmazione
risoluzione
identificazione
dati
problema
esigenza
programma
algoritmo
esecuzione
spazio del problema
spazio della soluzione
#include<stdio.h>#include <stdlib.h>
int main(int argc, char *argv[]){int num;int successivo;
printf("Inserisci un numero\n");scanf("%d",&num);successivo=num+1;
printf(”%d+1=%d\n”,num,successivo);system("pause");return 0;
}
PARTE SU PROGRAMMAZIONE IN LINGUAGGIO C
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Informatica e Programmazione – Università di Brescia 24Docente: M. Giacomin
calcolatore
uomo
risultati
programmazione
risoluzione
identificazione
dati
problema
esigenza
programma
algoritmo
esecuzione
spazio del problema
spazio della soluzione
HARDWARE
Organizzazione: componenti (CPU, memoria, …) e interconnessione
ISA: linguaggio macchina del calcolatore
Sistema operativo SOFTWARE
API: interfaccia di programmazione per le applicazioni
Linguaggio assembly
Programma Assemblatore SOFTWARE
Linguaggio ad alto livello (es: il C)
SOFTWARECompilatore o interprete
livello dei circuiti
Applicazioni software SOFTWARE
Interfaccia grafica
Focus su:- principi funzionamento- influenze sulla programmazione
(es: problemi di “calcolo”per l’ingegneria)
PARTE SU ARCHITETTURA DEL CALCOLATORE
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• IN SENSO RISTRETTO:- dato un algoritmo, la sua rappresentazione in un linguaggio
di programmazione (linguaggio “formale” comprensibile da un calcolatore, necessario per la descrizione di algoritmi)
- es: linguaggio macchina MIPS, Fortran, Cobol, Basic, C, Pascal, Ada, C++, Java, Prolog, Lisp
• IN SENSO PIU’ AMPIO (= IN QUESTO CORSO!):- la risoluzione di problemi mediante lo sviluppo di un algoritmo e la sua espressione in un linguaggio di programmazione
- NON basta “conoscere le istruzioni”…
Informatica e Programmazione – Università di Brescia 25Docente: M. Giacomin
NOTA SULLA DEFINIZIONE DI “PROGRAMMAZIONE”
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Informatica e Programmazione – Università di BresciaDocente: M. Giacomin
COSA
PERCHÈ
COME
PERCHE' QUESTO CORSO A INGEGNERIA
26
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Informatica e Programmazione – Università di Brescia 27Docente: M. Giacomin
OBIEZIONE COMUNE*
A che servono all’ingegnere (meccanico e dei materiali) i principi di funzionamento del calcolatore e la programmazione? Meglioimparare qualche software specifico che userònel futuro.
*parte delle considerazioni espresse in questi lucidi sono liberamente ispirate alle “Considerazioni sulla didattica” del Prof. Dino Mandrioli, vedi http://home.deib.polimi.it/mandriol/SitoItaliano/consdidattica.html”
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PRIMA MOTIVAZIONE
Nota:immagine dawww.goal.com
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PRIMA MOTIVAZIONE (LA MENO IMPORTANTE)
SIAMO NEL 2019!
APPLICAZIONI DELL’INFORMATICA DI SIGNIFICATIVO
INTERESSE PER OGNI CAMPO DI INDAGINE E APPLICAZIONE,
COMPRESA L’INGEGNERIA MECCANICA E DEI MATERIALI
ESEMPIO: Controllo di sistemi meccanici
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17/9/2018 MotoGP Tech, l'analisi tecnica della Yamaha M1: ecco perché non va | Sky Sport
https://sport.sky.it/motogp/2018/05/31/motogp-2018-yamaha-analisi-problemi.html 1/12
(/motogp/2018/05/31/motogp-2018-yamaha-analisi-problemi.print.html)
31 maggio 2018
MotoGP Tech, l'analisi tecnica della Yamaha M1: eccoperché non va
(Foto: Getty Images)
MotoGP Tech - I mali della M1 sono tutti legati allo sviluppo portato avanti da due anniin qua; vediamo quali sono, settore per settore
IL SIPARIETTO TRA ROSSI E LORENZO(https://sport.sky.it/motogp/2018/06/03/motogp-gp-mugello-2018-lorenzo-rossi-siparietto-pace.html?intcmp=sport_topstories)
L'ORDINE DI ARRIVO AL MUGELLO (https://sport.sky.it/motogp/diretta-live.html)
LA CLASSIFICA (https://sport.sky.it/motogp/classifiche.html) - IL CALENDARIO(https://sport.sky.it/motogp/calendario.html?zoneid=menued-
t t g l d i )
NEWS (HTTPS://SPORT.SKY.IT/MOTOGP/NEWS.HTML) VIDEO (HTTPS://SPORT.SKY.IT/MOTOGP/VIDEO.HTML) CLAMOTOGP (HTTPS://SPORT.SKY.IT/MOTOGP/HOME.HTML?ZONEID=MENUED-SPORT_LOGO_NULL) đ
(https://sport.sky.it?zoneid=menued-sport_logo_null)
17/9/2018 MotoGP Tech, l'analisi tecnica della Yamaha M1: ecco perché non va | Sky Sport
https://sport.sky.it/motogp/2018/05/31/motogp-2018-yamaha-analisi-problemi.html 1/12
(/motogp/2018/05/31/motogp-2018-yamaha-analisi-problemi.print.html)
31 maggio 2018
MotoGP Tech, l'analisi tecnica della Yamaha M1: eccoperché non va
(Foto: Getty Images)
MotoGP Tech - I mali della M1 sono tutti legati allo sviluppo portato avanti da due anniin qua; vediamo quali sono, settore per settore
IL SIPARIETTO TRA ROSSI E LORENZO(https://sport.sky.it/motogp/2018/06/03/motogp-gp-mugello-2018-lorenzo-rossi-siparietto-pace.html?intcmp=sport_topstories)
L'ORDINE DI ARRIVO AL MUGELLO (https://sport.sky.it/motogp/diretta-live.html)
LA CLASSIFICA (https://sport.sky.it/motogp/classifiche.html) - IL CALENDARIO(https://sport.sky.it/motogp/calendario.html?zoneid=menued-
t t g l d i )
NEWS (HTTPS://SPORT.SKY.IT/MOTOGP/NEWS.HTML) VIDEO (HTTPS://SPORT.SKY.IT/MOTOGP/VIDEO.HTML) CLAMOTOGP (HTTPS://SPORT.SKY.IT/MOTOGP/HOME.HTML?ZONEID=MENUED-SPORT_LOGO_NULL) đ
(https://sport.sky.it?zoneid=menued-sport_logo_null)
https://sport.sky.it/motogp/2018/05/31/motogp-2018-yamaha-analisi-problemi.html
http://www.corsedimoto.com/in-pista/motomondiale/motogp-perche-alcune-squadre-sono-piu-avanti-con-lelettronica/
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In generale: è sempre più difficile trovare sistemi meccanici “puri”
SISTEMAMECCANICO
SENSORE E TRASDUTTORE
A/D
μPROCESSORE
D/AATTUATORE
MODELLO
ALGORITMO
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ESEMPIO
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• Electronic Stability Program- input: angolo sterzo, pressione sul freno, velocità singole ruote,
rotazione auto sul proprio asse, accelerazione laterale, …- output: freni singole ruote / potenza motore
Informatica e Programmazione – Università di Brescia 33Docente: M. Giacomin
• Controllo elettronico del motore- input: posizione pedale acceleratore, quantità carburante iniettato sui cilindri, corsa e fase valvole aspirazione e scarico…
- output: parametri iniezione, ecc.
… … …
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SECONDA MOTIVAZIONE (LA PIU’ IMPORTANTE)
Quali competenze per l’ingegnere?
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Informatica e Programmazione – Università di Brescia 35Docente: M. Giacomin
IL TREND ATTUALE (PERCEPITO)
L’importante non èsapere ma SAPER FARE
Di tutto ciò che ho imparato ad ingegneria, poco o nulla ho usato nella pratica
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INGEGNERE: da Capacità mentale
CongegnoINGENIUM
Quali competenze per l’ingegnere?
- Capacità di seguire procedure standardizzate o di risolvere (e studiare) nuovi problemi?
- iperspecializzazione o multidisciplinarietà?
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Informatica e Programmazione – Università di Brescia 37Docente: M. Giacomin
IL TREND ATTUALE (REALE)
• Dinamicità e obsolescenza tecnologie
è Non è possibile sapere oggi ciò che servirà domani
• Complessità crescente e necessità di integrare molte competenze
(es: esiste ancora un sistema puramente meccanico?)
è Imparare a “studiare” e apprendere competenze di settori
diversi, o perlomeno a dialogare
• Valore dell’INNOVAZIONE
Che cos’è l’innovazione? Esempio: una delle prime innovazioni
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Informatica e Programmazione – Università di Brescia 39Docente: M. Giacomin
Capacità sviluppate studiando l’Informatica
• CAPACITÀ DI AFFRONTARE PROBLEMI NUOVI
- analizzare un problema specifico in un contesto
- definire un modello per risolvere un problema
(influenza rappresentazione è soluzione: alternative)
- lavorare a diversi livelli di astrazione
- decomporre il problema in sottoproblemi (per passi successivi)
- analizzare diverse possibili soluzioni
- attenzione all’eleganza concettuale, semplicità
• RIGORE METODOLOGICO, PRECISIONE
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PERCHÈ
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COSA
COME- Come svolgo il corso- Come si deve studiare- Informazioni pratiche (es. modalità di esame)
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LEGO E LEGO TECHNIC
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SCOPO DI QUESTO CORSO
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La matematica NON è “applicare formule”, l’informatica NON è USARE il computer o conoscere tecnicismi…
Una visione distorta dell’informatica
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COSA NON SI FARA’ NEL CORSO
- Non si tratterà l’uso di specifiche applicazioni (es: word, excel, ecc.)
- Non tecnicismi ed elenchi di tecnologie, ma abitudine a risolvere i problemi
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I MODELLI DELL’INFORMATICA
• GENERALI• FLESSIBILI
(non esiste un modello pronto, bisogna inventarselo oadattarne uno conosciuto al problema da risolvere)
• PRECISI- attenzione: i concetti sono/sembrano SEMPLICI- ma vanno compresi bene- l’insieme di due concetti “individualmente semplici”
diventa complicatissimo, se non li si è compresi!
NON DARE RETTA ALL’ “AMICO CHE SA PROGRAMMARE”E POI NON DITEMI CHE NON VE L’AVEVO DETTO!
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ARTICOLAZIONE LEZIONI
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1. LEZIONI DI “TEORIA ED ESERCIZI” SU ARCHITETTURA CALCOLATORE
2. LEZIONI SU (PROGRAMMAZIONE IN) LINGUAGGIO C3. ESERCITAZIONI SULLA PROGRAMMAZIONE IN C:
- SOPRATTUTTO individuali (vedere lucidi sul sito)- alcune “guidate” – in aula con gli esercitatori
4. ESPERIENZE DI LABORATORIO: LA PROGRAMMAZIONESU DOMINI APPLICATIVI COMPLESSI
- molto utili per avere una visione più ampia del corso- e per vedere “sul campo” l’applicazione dei concetti appresi
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Contattarmi
Studio n. 27 del Dipartimento di Ingegneria dell’InformazioneE-mail: [email protected]
(no per chiedere quando escono i risultati!)
Orario di ricevimento: vedi bacheca- meglio preavvisare via mail
Informatica e Programmazione – Università di Brescia 47Docente: M. Giacomin
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Sito web del corso
http://fimec.altervista.org
• Diapositive delle lezioni e delle esercitazioni (in pdf)• Software gratuito per sviluppo e sperimentazione
di programmi C[avete tutti un calcolatore?]
• News, appelli d’esame precedente, risultati esami
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Libri di testoLibro di testo sulla parte “teorica”:
• G. Guida, M. Giacomin, “Fondamenti di Informatica”, Franco Angeli, 2006
Libro di testo sul linguaggio C:
• P. Deitel, H. Deitel, “Il linguaggio C – fondamenti e tecniche di programmazione”, PEARSON
o, in alternativa:
• K.M. King, “Programmazione in C”, APOGEO
o, in alternativa: qualunque altro libro sul C!
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• L’esame è costituito da due prove• Una prova scritta di teoria consistente in:
– Esercizi sui numeri binari e sui codici– Domande ed esercizi di teoria (di varia tipologia)– Domande sul linguaggio C (NO sviluppo di programmi!)
• Una prova scritta di programmazione• Per entrambe le prove: voto max 30• Le prove verranno tenute lo STESSO GIORNO nella STESSA
AULA, in orari successivi:- prima la teoria (circa 1h / 1h.15)- pausa 5 / 10 min- poi la programmazione (circa 1h.15 / 1h.30)
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Modalità d’esame
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Per superare l’esame occorre:• Prendere un voto sufficiente nella teoria (>=18), poi• Sostenere la prova di programmazione(quando si vuole, anche dopo anni! Ma solo DOPO la teoria!)- per gli studenti che affrontano la prova di teoria e programmazione lo stesso giorno, la prova di programmazioneviene corretta solo se la teoria è sufficiente
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IMPORTANTE: - UN TENTATIVO PER LA PROGRAMMAZIONE
(se si fallisce bisogna ripartire dalla teoria!)- però ci si può ritirare entro 10 minuti dall’inizio della prova diprogrammazione, senza che questa porti ad un “fallimento”
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NOTE SULLA PROVA DI TEORIA• Consentito uso del testo ufficiale del corso + un manuale sul C, NO:
- libri fotocopiati o fotocopie di qualsiasi tipo- appunti, lucidi del corso, calcolatrice
NOTE SULLA PROVA DI PROGRAMMAZIONE
• Consentito l’uso del testo di teoria e di un manuale sul C, ma non:- libri fotocopiati o fotocopie di qualsiasi tipo- appunti, lucidi del corso
NOTE SU ENTRAMBE LE PROVE
PER CHI VIENE SORPRESO A COPIARE, FAR COPIARE, USAREAPPARECCHI RICETRASMITTENTI O CONSULTARE MATERIALE NON CONSENTITO: ORALE (DIS)INTEGRATIVO
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VALIDITA’ DEI VOTI
• Come visto, il voto della teoria rimane valido (a meno di un fallimento nella prova di programmazione)
• Si può ripetere una prova superata (teoria o programmazione) per migliorare il voto, ma il voto nuovo annulla in ogni caso il voto precedente!
• Ritirarsi nella teoria o dopo 10 minuti nella prova di programmazionecomporta un fallimento
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VOTO FINALE
Media dei voti delle due prove (teoria e programmazione) arrotondata per eccesso
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Quanti esami/quando• Due appelli nella sessione “invernale”(subito dopo la fine delle lezioni)
• Un appello nella sessione “pasquale”• Un appello nella sessione “estiva” (giugno-luglio)• Un appello nella sessione “di recupero” (agosto-settembre)
Appello = PROVA TEORIA + PROVA DI PROGRAMMAZIONE
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Modalità d’esame “con compitini”• Per chi segue proficuamente il corso: DUE compitini
(prove intermedie) che comprendono sia teoria sia programmazione• Voto max di ogni compitino:
- primo compitino 12 punti- secondo compitino 18 punti (min 6 punti nel primo)
• Chi li supera può registrare direttamente il voto finale
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NOTE
- RISERVATI AGLI STUDENTI DEL PRIMO ANNO- NON ESISTONO “RECUPERI”: CHI NON LI SUPERA
AFFRONTA L’ESAME STANDARD
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ISCRIZIONE ALLE PROVE SCRITTE
• Le prove scritte sono indicate in ESSE3 come “prove intermedie”di teoria e programmazione, NON COME APPELLI (!!!)
• Iscriversi e non venire all’esame NON ha conseguenze (= non essersi iscritti)• Non iscriversi all’esame comporta l’esclusione
(SE NON RIUSCITE A ISCRIVERVI NON E’ UN PROBLEMA MIO:- CHIEDETE/PROTESTATE CON L’AMMINISTRAZIONE)
REGISTRAZIONE VOTI
• La registrazione è online: è sufficiente iscriversi ad un APPELLOe, dopo aver ricevuto un avviso via mail, confermare il voto(vale il silenzio/assenso)
• La procedura da seguire ed ulteriori dettagli sono indicati nel REGOLAMENTO D’ESAME: LEGGETELO!!!