Programmierung - Fachrichtung Physik

Transcription

Fakultät Mathematik und Naturwissenschaften Fachrichtung Physik Dr. J.Brose
Programmierung
Einführung
Dr. J. Brose
Wintersemester 2011/12
http://www.physik.tu-dresden.de/lehre/Programmierung/
Einführung
●
●
Überblick über die Lehrveranstaltung
Überblick zur Rechentechnik an der Fachrichtung Physik
und die Möglichkeiten ihrer Nutzung
●
Tipps für die Nutzung der PC-Pools
●
Sicherheitshinweise
TU Dresden, 05.10.11
Programmierung
Folie 2
●
●
Teil des Moduls
Einführung in Praktikum und Programmierung
Modulbeschreibung:
Zur Vorbereitung auf den Beruf erwerben die Studierenden
grundlegende experimentelle Fertigkeiten und erproben
praxisnah essentielle Programmierkenntnisse.
●
Programmierung:
Die Studierenden kennen eine Programmiersprache, haben die
Fähigkeit, grundlegende Aufgaben (Differenzieren, Integrieren,
Nullstellensuche, statistische Datenanalyse, Parameterschätzung)
numerisch zu lösen und können einfache Graphiken erstellen. Sie
sind befähigt, mit einem Computer-Algebra-System umzugehen.
●
Umfang:
Einführungspraktikum:
Programmieren:
1 SWS Vorlesung, 1 SWS Praktikum
2 SWS Vorlesung, 2 SWS Übungen
Programmierung
Folie 3
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●
Vorlesung Programmierung: Montag, 3. DS, PHY/C213
Übungen: PHY/B113
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●
●
Gruppe 1a: Montag,
Gruppe 1b: Mittwoch,
Gruppe 2a: Dienstag,
Gruppe 2b: Dienstag,
Gruppe 3a: Donnerstag,
Gruppe 3b: Donnerstag,
Gruppe 4a: Dienstag,
Gruppe 5a: Mittwoch,
5. Doppelstunde
1. Doppelstunde
4. Doppelstunde
5. Doppelstunde
6. Doppelstunde
1. Doppelstunde
2. Doppelstunde
4. Doppelstunde
6. Doppelstunde
5. Doppelstunde
Übungsgruppen analog Experimentalphysik (halbiert)
7 Leistungspunkte im Modul
keine Noten
Modulprüfung bestanden ⇔
beide Prüfungsleistungen
bestanden
Programmierung: Prüfungsleistung Programmsammlung
Programmierung
Folie 4
Einschreibung für die Lehrveranstaltung
●
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●
Programmierung: 10.10. - 23.10.2011
Experimentalphysik, Mathematik, ... später ebenfalls notwendig
online unter:
https://qis.dez.tu-dresden.de/
Programmierung
Folie 5
Motivation
●
Physiker benötigen Rechentechnik
und Programmierkenntnisse
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Verarbeitung großer Datenmengen
Komplexe Modelle, Zusammenhänge, Abhängigkeiten
Probleme oft nicht analytische lösbar
„realere“ Modelle
▪ Reibung
▪ Wärmeverluste ...
Zeit/Aufwand
Programmierung
Folie 6
Programmieren – Softwareprodukte
●
●
●
Fertiges Produkt ist für das konkrete Problem
oft nicht verfügbar bzw. wichtige Details fehlen
„Black Box“
• Verständnis für verwendete Algorithmen und Methoden
▪ Einsetzbarkeit
▪ Grenzen
▪ Genauigkeit
▪ Fehler
Schnelles Erzielen von Ergebnissen
Programmierung
Folie 7
Inhalt der Lehrveranstaltung (I)
1. Einführung
2. Arbeiten mit dem Betriebssystem Linux
● auf der Konsole
● mit der grafischen Oberfläche
3. Programmieren in C
4. Wissenschaftliche Grafiken mit gnuplot
5. Numerische Methoden
● Differenzieren
● Integrieren
● Nullstellensuche
● Differentialgleichungen
insbesondere Newtonsche Bewegungsgleichung
Programmierung
Folie 8
Inhalt der Lehrveranstaltung (II)
6. Statistische Analyse / Behandlung von Messunsicherheiten
7. Computeralgebra
MAPLE
8. Messdatenerfassung und -auswertung
qtiplot
9. Verfassen wissenschaftlicher Arbeiten
10.Objektorientiertes Programmieren in C++
Programmierung
Folie 9
Informationen zur Lehrveranstaltung (I)
●
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Zentrale Lernplattform OPAL: http://elearning.tu-dresden.de/
Zugang mittels ZIH-Login (s0815007)
Programmierung
Folie 10
Anmeldung bei OPAL
Schritte zur Nutzung der E-Learning-Angebote der TU Dresden
1. Wählen Sie auf der Seite http://tu-dresden.de/opal/ die TU Dresden aus und
klicken auf „Zum Login“.
2. Geben Sie dort Ihren Benutzernamen („Login-Kennung“) und Ihr
„Passwort“ ein.
Wichtig: Bitte ändern Sie Ihr
Erst-Passwort vor der ersten
Nutzung von OPAL!
Beide Informationen
(Login-Kennung und
Erst-Passwort) finden Sie
auf Ihrem Studienbuchblatt.
3. Klicken Sie auf „O.K.“.
Programmierung
Folie 11
Informationen zur Lehrveranstaltung (II)
●
Vorlesungsskripte, Lehrmaterial, Übungsaufgaben (OPAL):
https://bildungsportal.sachsen.de/opal/url/RepositoryEntry/1779007491/CourseNode/82828601278706
●
Kürzer über Homepage der Fachrichtung Physik:
http://www.physik.tu-dresden.de/lehre/Programmierung
●
Im PC-Pool:
/home/data/Programmierung/
Programmierung
Folie 12
Informationen zur Lehrveranstaltung (III)
Programmierung
Folie 13
Informationen zur Lehrveranstaltung (IV)
Programmierung
Folie 14
Rechentechnik an der FR Physik
Zentral
●Nutzerverwaltung
●Login-Server
●Mail-Server
●Web-Server
●Datei-Server
●PC-Pools
Dezentral
●Institute,Lehrstühle, Arbeitsgruppen
●Praktikum,Verwaltung
●Nutzerverwaltung
●Login-Server
●Mail-Server
●Web-Server
●Arbeitsplatzrechner
Anbindung an nationale und internationale Rechenzentren
●Strukturiert in Leistungsvermögen und Anwendung
●Technik und Peripherie sehr unterschiedlich ausgebaut
●
Programmierung
Folie 15
Zentrale Rechentechnik
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PC-Pools
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Zentrale Infrastruktur
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●
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Vorrangig für die Nutzung durch Studenten der unteren Semester
C117: 6 x Intel Core2 Duo E6850 3.00GHz
B113: 24 x Intel Core i7 860 (Quadcore, 2.8 GHz)
Betriebssystem Linux
Distribution Ubuntu 10.04
Mailserver: Linux, PC-Technik
Fileserver: 2 Server - Linux
Webserver (Physik, einzelne Institute): PC – Linux
Netzanbindung
●
●
●
1 GBit/s an TU-Backbone
intern 100 MBit/s - 1 GBit/s switched
extern 100 Mbit/s - 1 GBit/s
Programmierung
Folie 16
Studentische Accounts (ZIH)
●
am Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen:
Sie finden Ihren Nutzernamen auf dem Semesterbogen.
Gewöhnlich besteht er aus einem „s“ und einer siebenstelligen
Zahl, z.B. s0815007
●
Diesem Login-Account sind ein Postfach und eine
E-Mail-Adresse zugeordnet.
●
Um die Dienste nutzen zu können, MÜSSEN Sie Ihr
Startpasswort überdie entsprechende Webseite:
https://formulare.zih.tu-dresden.de/password/
ändern!
●
Programmierung
Folie 17
Studentische Accounts (PC-Pools)
●
in der Fachrichtung Physik:
●
●
Beantragen bei mir (PHY/C116)
Benötigt werden Matrikelnummer und
Nutzername des ZIH-Accounts (s0815007)
Damit Login im Physik-Cluster und von außerhalb möglich
Physischer Zugang B113
●
●
Mensa-Karte (E-Meal)
Login auf allen PC unter Linux möglich
●
●
Eingabe: Nutzername, Passwort
Empfohlener Desktop: gnome
Programmierung
Folie 18
Anmeldung im PC-Pool (I)
s0815_
Programmierung
Folie 19
Anmeldung im PC-Pool (II)
Bei Erstanmeldung in einem Terminal mittels yppasswd neues
Passwort setzen!
Programmierung
Folie 20
Sichere Passwörter?
Mindestens ACHT Zeichen lang
●Kein Wort, das man irgendwo nachschlagen kann
(auch nicht in Fremdsprachen)
●Mischung aus VIER Zeichenkategorien
● Großbuchstaben
● Kleinbuchstaben
● Ziffern
● Sonderzeichen !“§$%&/()=?#+*+_.,;:
●keine deutschen Umlaute (äöüß)
●
Wie komme ich zu einem sichern Passwort, das ich nicht vergesse?
Wkiz1sP,dinv?
Programmierung
Folie 21
E-Mail (I)
Studentische Accounts am
Zentrum für Informationsdienste und Hochleistungsrechnen (ZIH):
nutzer = s0815007
●
E-Mail:
●Alias:
●
[email protected]
Vorname.Name[NN]@mailbox.tu-dresden.de
NN – Ziffern,falls mehrere Nutzer mit demselben
Vor- und Nachnamen, siehe
http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/zentrale_einrichtungen/zih/dienste/ beratung_und_unterstuetzung/e_mail_adresse/meine_e_mail_adresse
POP3/IMAP-Server (Mail-Empfang): mail.zih.tu-dresden.de
●SMTP-Server (Mail-Versenden):
mail.zih.tu-dresden.de
●
Programmierung
Folie 22
E-Mail (II)
Webmail (Abruf der E-Mail an der TU Dresden mit Web-Browser)
https://mail.zih.tu-dresden.de/horde
●
Anleitung siehe:
●
http://tu-dresden.de/die_tu_dresden/zentrale_einrichtungen/zih/dienste/datennetz_dienste/e_mail/web_mail/
Programmierung
Folie 23
Tipps für den PC-Pool
●
Notebooks
●
●
können im Sechseck am Fenster ans Physik-Netz
angeschlossen werden
(automatische Adressvergabe über dhcp)
Netzwerkkabel (RJ-45) sind mitzubringen
Wechselmedien (CD, DVD, Floppy, USB-Sticks)
müssen nicht gemounted werden
●
CD-Brennen mit brasero möglich
●
●
Weitere Informationen
● Merkblatt (Zu erhalten beim Beantragen des Accounts)
●
http://www.physik.tu-dresden.de/pcpool
Programmierung
Folie 24
Drucken (I)
●
Öffentlicher Ricoh Drucker/Kopierer im Raum C117
Kopierkarten können in der Studentenbaracke oder
an Automaten (z.B. im Willersbau) erworben werden
●
Standarddrucker auf allen Systemen:
Schwarz-Weiss-Drucker "xprint-Drucker-sw"
●
●
●
von allen Programmen mit Druck-Dialogen aus erreichbar
Farbdrucker "xprint-Drucker-color" ebenfalls wählbar
Programmierung
Folie 25
Drucken (II)
Nach Absenden des Druckauftrages öffnet sich Fenster mit
Aufforderung zur Eingabe der Kartennummer,
die auf der Rückseite der Kopierkarte zu finden ist
●
Druckaufträge lassen sich an jedem öffentlichen
Ricoh-Drucker/Kopierer abrufen
●Alle Druckaufträge können ebenfalls über den virtuellen
Drucker PDF in PDF-Dateien ausgegeben werden
●
Programmierung
Folie 26
Scanner
●
Mustek Scanexpress 1248UB im Raum B113
●
am PC pclp35 (linke hintere Ecke) angeschlossen
kann über das Scanprogramm xsane oder
direkt aus Grafikprogrammen wie
●
●
●
●
gimp,
kooka oder auch
Openoffice
genutzt werden.
Programmierung
Folie 27
Sicherheitshinweise
●
Grundlagen für Einrichtung (auch privater) PC:
●
Trennung von System, Programmen und Daten
●
●
●
UNIX / Linux: automatisch gewährleistet
Windows: Partitionieren!
trotzdem schwierig wegen
Profiles, Dokumente und Einstellungen, ...
Sicherheitsaspekte
●
●
●
Sichere Einstellungen
Virenscanner
Personal Firewall
Programmierung
Folie 28
Virenschutz
Verbreitung hauptsächlich durch Email und
Besuch dubioser Webseiten
●
●
●
Spam löschen
Attachments nicht öffnen
Besonders häufig für die meist verbreitetsten Mail clients:
Outlook und Outlook Express
●
●
Andere Mail clients verwenden, z.B. Thunderbird oder
Email unter Linux lesen (Grundregeln gelten auch hier!)
ActiveX, Javascript im Mail client deaktivieren
●Regelmäßige Sicherheitsupdates für System und Browser
www.windowsupdate.com
●Andere Webbrowser verwenden (Firefox, Opera, ...)
●Virenscanner (Update der Datenbanken!)
●Personal Firewall, Win XP ab Service Pack 3
●
Programmierung
Folie 29
Virenscanner am ZIH
●
Bei Vorhandensein eines Virus in der E-Mail (auch im
Anhang), wird die E-Mail unter Quarantäne gestellt:
====== VIREN-ALARM ======
Der zentrale Viren-Checker der TU Dresden fand den Virus W32/Netsky-B
in einer Mail von: [email protected]
Diese E-Mail wurde mit folgender ID unter Quarantaene gestellt:
virus-30-20050331-111034-23164-01
Aus Sicherheitsgruenden sollten Sie auf die Zustellung der verseuchten
Mail verzichten. Dazu ist keine Aktion von Ihrer Seite noetig.
Falls Sie die verseuchte Mail dringend benoetigen, wenden Sie sich bitte
unter Angabe der Quarantaene-ID per Mail an:
[email protected]
Programmierung
Folie 30
Spamchecker am ZIH
Fügt zusätzliche Einträge in den Mail-Header
●Geeignete Mail-Clients können darauf filtern
●
Received: from RKS30.urz.tu-dresden.de by physik.phy.tu-dresden.de
id AA43638; Wed, 30 Mar 2005 15:10:48 +0200
...
From: "James" <[email protected]>
To: <[email protected]>
Subject: Your Pharmacy uq
Virus-Scanner
...
X-Tud-Virus-Scanned: by amavisd-new at rks30.urz.tu-dresden.de
X-Tud-Spam-Checker-Version: SpamAssassin 2.63 (2004-01-11) on rks30
X-Tud-Spam-Status: Yes, hits=6.4 tagged_above=3.0 required=6.3
tests=DATE_IN_FUTURE_24_48, MSGID_FROM_MTA_SHORT
X-Tud-Spam-Level: ******
Spam-Checker:
X-Tud-Spam-Flag: YES
Bewertung > 5 bedeutet mit
ziemlicher Sicherheit Spam
Programmierung
Folie 31
Sicheres Login auf Linux-PC (I)
●
Login von außerhalb nur über secure shell
ssh phylogin1.phy.tu-dresden.de
ssh phylogin2.phy.tu-dresden.de
Für Windows Nutzer sind einfache Implementationen von
secure shell (ssh) frei verfügbar, z.B. PuTTY:
http://www.chiark.greenend.org.uk/~sgtatham/putty/
●
Frei verfügbare Windows-Implementation von scp und sftp
für den Dateitransfer: winscp
http://winscp.net/eng/docs/lang:de
●
Programmierung
Folie 32
Sicheres Login auf Linux-PC (II)
●
PuTTY - frei verfügbare ssh-Implementation für Windows
Programmierung
Folie 33
Sicheres Login auf Linux-PC (III)
Programmierung
Folie 34
Sicheres Login auf Linux-PC (IV)
Programmierung
Folie 35
Sicherer Datentransfer (I)
winscp – frei verfügbare Windows-Implementation
von scp und sftp (Kopieren und ftp über ssh)
●
Programmierung
Folie 36
Sicherer Datentransfer (II)
Programmierung
Folie 37
Sicherer Datentransfer (III)
Programmierung
Folie 38

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