P2170 Fondamenti di informatica

Nel documento Ingegneria meccanica (pagine 36-42)

Anno:pe riodo2:I Lezioni,esercitazioni,laboratori:6+2+4(oresettimana li) Docente:Paolo Lepora

Il corso intende fornire agli allievi i fondamenti dell'informatica , sotto l'aspetto sia hardware siasoftware. Particolare importanza viene data ai principidella programma-zione mediante l'uso di linguaggi evoluti quali il Quickbasic. Vengonoinoltre fornite nozioni intro duttive sulla stru ttura degli elabo ratori e sulla rappresentazione dell'informazione alloro interno.

PROGRAMMA Introduzionealcorso.

Architetturedei sistemi di elaborazioneeprincipibasedifunzionamento. [6ore]

Architettura deisistemi di elaborazione :definizione di sistema di elaborazione, schema a blocchi, architettura Von Neumann, unità centrale di elabor azione (CPU, registri, ALU, PC, IR, SP, PSW), microprocess ori,memoria centrale (organizzazione, indiriz -zamento).

Memoriacentrale (numero bit/fili,tempi ,costi,dimensioni,cicli di lettura/scrittura, RAM, ROM, ... PROM, EPROM), memoriadi massa (caratteristichegenerali),bus, unità di ingres so e uscita(interfacciamentodei dispositiviperiferici ,memory mapped, /IO isolated,polling, interruzione).

Algoritmi, diagrammi diflusso , concettiemetodologieperla programm azione struttu-rata:teoria edesercizi. [8ore]

Principi basedifunzionament o:compilatore,assemblatore,interprete,linker,libreriedi

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sistema, programma eseguibile, istruzione macchina, esecuzione di un programma (toader i ,esecuzione di un'istruzione, instru ction set,velocitàdi elaborazione.

Rappresentazione dell'informazione; operazioni aritmetiche elementari: teoria ed esercizi. [IOore]

Rappresentazione posizionale dei numeri: sistemi di numerazione posizionale, cifre necessarie a rappresentare un numero, conversioni di base elementari,algoritmi per il cambiamento di base,rappresentazione dei numeri negativi,rappresentazione grafica (geometrica), rappresentazione dei numeri frazionari, sistema BCD (cenni), codifica dell'informazione (codici alfanumerici) (prima parte).

Lezione/esercitazione sul linguaggio di programmazione. Comandi principali del sistema operativo MS-DOS, varie fasidi scrittura di un programma (editing, compila-zione, link, librerie, programma eseguibile), introduzione a Windows(prima parte).

Rappresentazione posizionaledei numeri(seconda parte). Operazioni aritmetiche ele-mentari (somma, sottrazione,riporto, prestito): numeri privi di segno,numeri in modulo e segno, numeri in complemento a 2, operazioni tramite conteggio, numeri in BCD (cenni).

Lezione/esercitazione sul linguaggio di programmazion e . Il sistema operativo MS-DOS, introduzione a Windows,scrittura di programmi, (editor, compilatori, linker, librerie;esempi di semplici programmi nel linguaggio di programmazione) (seconda parte).

Rappresentazione dei numeri reali, rappresentazioni in virgola mobile (normalizzazioni, polarizzazione, hidden bit), granularità e precisione,troncamento ed arrotondamento,cenni suepsilon-macchina (cenni su algoritmi per la sua determina-zione), problematiche ed errori nelle operazioni in virgola mobile.

Lezione/esercitazione sul linguaggio di programmazione . Esercizi sulla rappresenta-zione posizionale dei numeri (vedi lerappresenta-zione settimana precedente).

Algebra booleana:teoria ed esercizi. [6ore)

Switchingalgebra: livelli gerarchici di astrazione nel progetto degli elaboratori,algebra booleana, funzioni booleane, algebra degli insiemi definizione di switchin g algebra, mappe di Karnaugh, tabelle di verità, operazioni logiche elementari,teoremi fondamen-tali, altre'operazioni logiche elementari, cenni di circuiti logici (es.:sommatori per valori rappresentati in complemento a due,multiplexer,decoder).

Lezione/esercitazione sul linguaggio di programmazione. Esercizi sulle operazioni aritmeticheelementari (vedi lezione settimana precedente).

Dispositivi periferici:teoria ed esercizi. [8ore]

Organizzazione delle memorie in banchi (circuiti con i decoder e suddivi sione dell'indirizzo in indirizzo del banco ed indirizzo nelbanco).

Dispositiviperiferici:dischi magnetici per la memoria di massa (tipologia, organizza-zione, indirizzamento, tempi, costi, dimensioni, cicli di lettura/scrittura, dischi rigidi, flessibili, ottici, mobili, fissi, winchester); aspetti meccanici (velocità, accelerazione, impurità, filtraggio polveri); costi, dimensioni,piatti, superfici, tracce,settori, cilindri, densitàdi registrazione(radiale, tangenziale),tempi medi di accesso ,posizionam ento , latenza,transfer rate, controllori,interfaccia,errori(ridondanza), formattazione(scopi, CRC,bad sectors, bad blocks).

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Lezione/esercitazione sul linguaggio di programmazione. Esercizi sulle rappresenta-zioni (incluso invirgola mobile) (vedi lezione settimana precedente).

Dispositiviperiferici :nastri magnetici,dischi ottici,tastiere,stampanti, terminali video e touchscreen, plotter,scanner,lettori codici a barre,tessere magnetichee smart card, dispositiv i dicomunicazione, display(alfanumerici,grafici, risoluzione ,'pixel, interal-lacciamento, frequenza,colori, palette).

Lezione/esercitaz ione sul linguaggio di programmaz ione . Esercizi sull'algebra boolea-na (vedilezionesettimana precedente).

Softwaredi produttività . Foglielettronici(L otus e Excel):teoria ed esercizi. [8ore]

Software diproduttività: editors (di linea, di schermo), cenni sui word processor(con particolare riferimento a Wordstar), text editor e text formatter, fogli elettronici (con particolareriferimento a Lotus: calcoli;formule,indirizzi, funzioni matematiche, logi-che .../copia, /stampa ,/grafico, /dati, ordinamenti, tabelle di frequenza,analisi dati e transcodifiche, programmi in Lotus: macro, parole chiave,sintassi, esempi).

Lezione/esercitazione sul linguaggio di programmazione. Lotus/Excel (esercizi).

Sistemi operativi; l'ambiente Windows:teoria ed esercizi. [8ore]

Sistemi operativi: definizione di sistema operativo, classificazione (single task, single user,multi task,multi user), batch, real-time,time sharing,modalità di esecuzione dei task, (user mode e system mode),system call, modalità di interazione con l'utente, bootstrap, interrupt, priorità,ilsistema operativo MS-DOS.

Lezione/esercitazione sul linguaggio di programmazione. Esercizi sui dispositivi peri-ferici eindirizzamento memorie (vedi lezionesettimana precedente).

Gestionedei file: definizione di file,file system, directory, metodi di allocazione su disco (allocazione contigua, linked, indexed;block oriented), gestione dei file nell'MS-DOS; l'ambiente Windows.

Lezione/esercitazione sul linguaggio di programmazione. Sistemi di elaborazione complessi;reti di calcolatori. [12ore]

Architetture non Von Neuman, sistemi complessi (crittografia, account, password).

Algoritmi diordinamento. [4ore]

Algoritmi di ordinamento (bubble sort, per inserzione, per selezione, merge sort), algoritmo di ricerca dicotomica, valutazione degli algoritmi (efficienza, complessità,

robustezza): . /

.Lezione/esercitazione sul linguaggio di programmazione.

Classificazione dei sistemi di elaborazione:diversipunti di vista,parametri significa-tivi, supercomp uter, mainframe,mini computer,workstation, personal computer, home computer.

Principa li linguaggi di programmazione: evoluzione dei linguaggi,classificazione, lin-guaggi assembler,linguaggi ad alto livello, linguaggi funzionali, linguaggi di pro-grammazione logica, linguaggi per la propro-grammazione ad oggetti, linguaggi per la descrizione dello hardware.

Lezione/esercitazione sul linguaggio di programmazione.

40 Corsi dilaurea,Torino

Reti di calcolatori: cenni storici, definizioni, linee,modem, reti locali, geografiche, pubbliche, private, protocolli, gerarchie di reti, reti interconnesse, incapsulamento, datagrarnmi, schemi ethernet CSMA/CD,indirizzi fisici,indirizzi logici ,reti a token' (schema , indirizza mento,vantaggi e svantaggi), la rete dati del Politecnico, iservizi di posta elettronica e diftp(prima parte).

Esercizidi teoria in preparazione all'esame.

Esercizidi programmazione in preparazioneall'esame.

Reti dicalcolatori (seconda parte).

Esercizi in preparazione all'esame.

ESERCITAZIONI. Sono previste esercitazionidi programmazione in"Quickbasic" in aula e sugli elaboratori del laboratorio di informatica di base. [40ore]

BIBLIOGRAFIA

Teoria:

Demichelis, E.Piccolo, Introduzioneall'informatica,McGraw-Hill.

Peter Bishop, Computing science,Nelson; (anche in italiano: L'informati ca,Jackson).

Programmazione:

M.Bonecchi,L.Zauli, Programmarein QuickBASIC,Città Studi.

D.Inmann, B. Albrecht,Programmare in QuickBASIC, McGraw-Hill.

P. Prinetto, Fondamenti di informatica:lucidi,Levrotto & Bella.

A.R.Meo, F. Peiretti, Il libro dell'informatica,Paravia.

E. Piccolo, Tecniche di base e tecniche avanzateper l'uso del pers onal comp uter, CLUT.

M. Mezzalama, N. Montefusco, P. Prinetto, Aritmetica dei calcolatori e codifica dell'informazione, UTET, Torino, 1988.

E. Piccolo, E. Macii, Fondamenti di informatica: temi d'esame ed esercizi svolti, Levrotto & Bella, Torino, 1990.

R.Arnson, C. Gemmell,H. Henderson,MS-DOS QBasic: guida del programmatore, McGraw-Hill.

Microsoft,Microsoft QuickBASIC :l'ambiente di programmazione.

ESAME .

Le regole che esprimono le modalità di esame sono affisse nelle bacheche sia del Set-tore dell'informazione sia del Dipartimento di matematica; esse sono inoltre disponibili in copia presso la segreteria del Settore dell'informazione (piano terreno, di fronte all'aula 12).

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Meccanica razionale

Anno:periodo2:2 Lezioni,esercita zion i,laboratcri:6+4(oresettimanali) Docenti:Eugenia Longo, M.Grazia Zavattaro

Scopo del corso è l'acquisizione dei modelli e metodi matematici atti allo studio di sistemi meccanici. Viene trattata la meccanica del corpo rigido e dei sistemi articolati, con partic olare attenzione agli aspetti analitici e applicativi riguardanti l'ingegneria meccan ica. Vengono inoltre introdotti i fondamenti matematici della meccanica dei continui.

REQUISITI

Èopportuna una buona conoscenza di analisi matematica,geometria eFisica i.

PROGRAMMA

l. Calcolovettoriale e tensoriale. [6 ore]

Teoriadei vettori liberi e applicati. Riduzione disistemi di vettori applicati. Tensori euclideie matrici. Algebra e analisitensoriale. Operatori differenziali.

2. Cinematica del moto rigido. [14 ore]

Modellizzazione discreta di sistemi materiali. Classificazione cinematica dei vincoli; vincoli di posizione e di rigidità. Sistemi olonomi,coordinate lagrangiane, gradi di libertà. Richiamidi cinematica del punto. Cinematicadel moto rigido. Formula fon-damentale delle velocità. Analisi dell'atto di moto rigido,asse del moto elicoidale.

Moti relativi e composizione di moti rigidi. Angoli di Eulero, velocità angolare di rotazione ,moto sferico. Moti rigidi piani; centro di velocità, polari ,profili coniugati.

Cinematismi piani e problemi di trasmissione del moto.

3. Cinematica dei continui. [4 ore]

Modellizzazione continua dei sistemi materiali; descrizione euleriana e lagrangiana del moto. Analisi della deformazione finita. Gradiente di velocità, sua decomposizione e studiolocale dell'atto di moto.

4. Geometria dellemasse. [8 ore]

Baricentri, momenti statici, di inerzia e centrifughi. Tensore ed ellissoided'inerzi a;assi principali d'inerzia. Quantità di moto, momento angolare, energia cinetica e loro espres sione per sistemi rigidi. Teoremadel trasposto ed equazione di bilancio di con-servazionedella massa per sistemidinamici continui.

5. Equazioni fondamentali della dinamica

e

della statica. [18 ore]

Principidella dinamica. Classificazione delleforzeattive. Reazioni vincolari; coppie cinematiche senza attritoeriduzione del sistemadi reazioni vincolari. Equazioni cardi-nali della statica. Studio analitic o e grafico di equilibrioe di re azioni vinco lari.

Teoremi della quantità dimoto e delmoment oangolare e relativi integra li primi. Teo-remaeintegraleprimo dell'energia; analisi qualitativadelmotodisistemi conungrado di libertà. Riduzione delle forzed'inerzia;applicazionianalitiche e grafiche allo studio dimotie reazionivincolari dinamiche. Moto di un solido con assefisso;rotore equili-brato dinamica mente e staticamente. Equazionidi Eulerodel motodiun solidocon punto fisso. Sistemi a struttura giroscopica e moti diprecessione regolare;fenomeni girosco pici elementari. Dinamicarelativaedequilibrio relativo.

6. introduzione alla dinamicadei continui. [6ore]

Teorema di bilancio della quantitàdi moto, lemma di Cauchy, tensore degli sforzi.

42 Corsi di laur ea,Torino

Applicazioni a fluidi perfetti e barotropici. Cenni introduttivi suIle equazioni alle deri-vate parziali della fisica matematica.

7. Meccanica dei sistemi olonomi. [8ore]

Equazione simbolica della dinamica e principio dei lavori virtuali. Energia cinetica di sistemi olonomi. Equazioni di Lagrange;energia generalizzataed equazioni di Harnil-ton (cenni). Analisidel moto neIlo spazio deIle fasi.

8. Stabilità,vibrazionie analisidel moto. [8ore]

Stabilità delle configurazioni di equilibrio. Funzione di Liapunov e criteri di stabilità.

Linearizzazione delle equazioni del moto. Vibrazioni libere, modi e frequenze proprie di vibrazione di sistemi conservativi. Ricerca delle soluzioni del moto; cenni sui metodi di integrazione numerica di sistemi dinamici non lineari.

ESERCITAZIONI

Agli studenti sono proposti esercizi e problemi applicativi sui seguenti argomenti: Cinematica del punto e del corpo rigido. [12 ore]

Sistemi di vettori applicati e riduzione delle forze d'inerzia. [4ore]

Problemi di statica e dinamica con calcolo di reazioni vincolari. [IOore]

Principio dei lavori virtuali; conservazione dell'energia . [4ore]

Equazioni di Lagrarige. [6ore]

Dinamica e statica relativa. [4ore]

Stabilità di configurazioni di equilibrio, Iinearizzazione delle equazioni del moto e fre-quenze proprie di vibrazione. [8 ore]

LABORATORIO [8 ore, facoltative]

Nell'ultimo mese del corso gli studenti potranno svolgere un ciclo di esercitazioni di approfondimento supersonalcomputer pressoilLAIB, riguardanti l'analisi del moto di particolari sistemi meccanici non lineari.

BIBLIOGRAFIA

Testidi riferimento:

M. Fabrizio,Introduzionealla meccanicarazionale e ai suoi metodi matematici, Zani-chelli, Bologna, 1991.

R. Riganti,Fondamenti di meccanica classica, Levrotto& Bella, Torino, 1987.

Testiausiliari:

Bampi,Morro,-Problemi di meccanica razionale,ECIG, Genova, 1984.

S.Nocilla,Meccanica razionale,Levrotto& Bella, Torino,198 I.

Èdisponibile, presso la segreteria didattica del dipartimento di Matematica,una rac-colta deitemi d'esame assegnati negli appelli degli ultimi anni accademici.

ESAME

L'esame consiste di una prova scritta e una orale.,La prova scritta può essere sostenuta una sola volta in ciascuna delle sessioni d'esame. E consentito effettuare la prova scritta nella terza sessione e concludere l'esame con la prova orale neIla quarta sessione. E anche consentito sostenere la prova scritta e la prova orale in appelli diversi della medesima sessione. Inoltre durante l'ultimo periodo del semestre è prevista una prova scritta, il cui superamento comporta l'esonero daIla prova scritta per gli appeIli di giugno-luglio. E necessario iscriversi all'esame presso la segreteria didattica del dipar-timento di Matematica.

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Nel documento Ingegneria meccanica (pagine 36-42)