Der Rechner ALS System: Organisation, Daten, Programme

ISBN-13: 9783519029366 / Niemiecki / Miękka / 1997 / 340 str.

Reinhard Richter; Peter Sander; Wolffried Stucky

Spis treści

1 Computergerechte Darstellung von Informationen.- 1.1 Code und Codierung.- 1.1.1 Grundbegriffe.- 1.1.2 Fehlererkennung und -korrektur.- 1.1.3 Häufigkeitsabhängige Codierungen.- 1.2 Darstellung von Zeichen, Ziffern und Zahlen.- 1.2.1 Darstellung fester Zeichensätze.- 1.2.2 Darstellung von Dezimalziffern.- 1.2.3 Darstellung von Zahlen.- 1.2.3.1 B-adische Zahlsysteme.- 1.2.3.2 Umrechnung zwischen Zahlsystemen (Konvertierung).- 1.3 Dualdarstellung ganzer und gebrochener Zahlen.- 1.3.1 Natürliche Zahlen.- 1.3.2 Ganze Zahlen.- 1.3.2.1 Vorzeichen-Betrag-Darstellung.- 1.3.2.2 Exzeß-q-Darstellung.- 1.3.2.3 2-Komplement-Darstellung.- 1.3.2.4 1-Komplement-Darstellung.- 1.3.3 Rationale und reelle Zahlen.- 1.3.3.1 Festpunktdarstellung.- 1.3.3.2 Gleitpunktdarstellung.- 2 Boolesche und Schaltalgebra, grundlegende Schaltungen.- 2.1 Boolesche Algebra.- 2.1.1 Definition einer Booleschen Algebra.- 2.1.2 Normalformen.- 2.1.2.1 Boolesche Funktionen und Boolesche Terme.- 2.1.2.2 Disjunktive und konjunktive Normalformen.- 2.1.2.3 Kanonisch disjunktive und kanonisch konjunktive Normalformen.- 2.1.2.4 Vereinfachungsverfahren (Quine-McCluskey).- 2.2 Schaltalgebra.- 2.2.1 Schaltalgebra als Modell einer zweielementigen Booleschen Algebra.- 2.2.1.1 Elemente in der Schaltalgebra.- 2.2.1.2 Verknüpfungen in der Schaltalgebra.- 2.2.2 Verknüpfungsbasen.- 2.3 Grundlegende Schaltungen.- 2.3.1 Schaltgatter.- 2.3.2 Schaltnetze.- 2.3.3 Schaltwerke.- 2.3.3.1 Synchrone Schaltwerke.- 2.3.3.2 Schaltwerke zur Speicherung: Flipflops und Register.- 2.3.3.3 Schaltwerke für die Arithmetik.- 2.4 Aspekte der physikalischen Realisierung.- 2.4.1 Halbleiter.- 2.4.2 Halbleiterdiode und Halbleitertransistor.- 2.4.2.1 Diode.- 2.4.2.2 Transistor.- 2.4.3 Integrierte Schaltkreise.- 3 Rechnerarchitektur.- 3.1 Der von-Neumann-Rechner.- 3.1.1 Klassisches Konzept eines Universalrechners.- 3.1.2 Der Arbeitsspeicher.- 3.1.3 Das Rechenwerk.- 3.1.4 Die Steuereinheit.- 3.1.5 Ein-/Ausgabeeinheit.- 3.1.5.1 CPU als E/A-Einheit.- 3.1.5.2 E/A-Prozessor als E/A-Einheit.- 3.1.6 Das Buskonzept.- 3.1.7 Der von-Neumann-Flaschenhals.- 3.2 Leistungssteigerung durch Parallelverarbeitung.- 3.2.1 Ebenen der Parallelverarbeitung.- 3.2.2 Systeme mit mehreren Bearbeitungselementen.- 3.2.3 Multiprozessorsysteme.- 3.2.3.1 Grundlagen.- 3.2.3.2 Topologien in Multiprozessorsystemen.- 3.2.4 Neuronale Netze.- 3.2.4.1 Struktur neuronaler Netze.- 3.2.4.2 Lernen in neuronalen Netzen.- 3.3 Client/Server-Systeme.- 3.3.1 Client/Server-Interaktionsmodell und -komponenten.- 3.3.2 Verteilungsplattform.- 3.3.2.1 Remote Procedure Call.- 3.4 Betriebssysteme.- 3.4.1 Der Begriff des Betriebssystems.- 3.4.2 Aufbau von Betriebssystemen.- 3.4.3 Betriebsarten einer Rechenanlage.- 3.4.4 Prozeß und Prozeßzustände.- 3.4.5 Hauptspeicherverwaltung.- 3.4.6 Synchronisation von Prozessen.- 4 Maschinenorientierte Programmiersprachen.- 4.1 Einführung.- 4.1.1 Maschinensprachen.- 4.1.2 Assemblersprachen.- 4.2 Ein einfacher Prozessor: Die Millimaschine.- 4.2.1 Die Millimaschine.- 4.2.2 Der Hauptspeicher.- 4.2.3 Die Befehlsausführung.- 4.3 Eine einfache Assemblersprache.- 4.3.1 Assemblerbefehle.- 4.3.2 Adressierungsarten.- 4.3.3 Pseudobefehle und Assemblierung.- 4.3.4 Beispiele.- 4.3.5 Mögliche Erweiterungen der Sprache.- 4.4 Darstellung in Maschinensprache.- 4.5 Mikroprogrammierung.- 4.5.1 Konzepte der Prozessorsteuerung.- 4.5.2 Komponenten einer Mikromaschine.- 4.5.3 Der interne Aufbau der Mikromaschine.- 4.5.4 Der Mikrocode.- 5 Dateiverwaltung.- 5.1 Ein einführendes Beispiel.- 5.2 Grundbegriffe und Grundlagen.- 5.2.1 Logische Ebene: Satz, Satztyp, Datei, Schlüssel.- 5.2.2 Physische Ebene: Speicherstruktur, Dateispeicherraum, Adressierung.- 5.2.2.1 Blöcke und Satzspeicher.- 5.2.2.2 Struktur des physischen Speicherraums.- 5.2.3 Verbindung zwischen logischer und physischer Ebene.- 5.3 Primärorganisation.- 5.3.1 Sequentielle Primärorganisation.- 5.3.2 Gestreute Primärorganisation.- 5.3.3 Beurteilungskriterien für Dateiorganisationsformen.- 5.4 Sequentielle Primärorganisation.- 5.4.1 Unsortierte sequentielle Primärorganisation auf S.- 5.4.2 Sortierte sequentielle Primärorganisation auf S.- 5.4.3 Lesen und Pflegen einer sequentiellen Datei auf S.- 5.4.4 Unsortierte sequentielle Primärorganisation auf D.- 5.4.5 Sortierte sequentielle Primärorganisation auf D.- 5.5 Gestreute Primärorganisation.- 5.5.1 Hash-Organisation.- 5.5.1.1 Kollisionsbehandlung bei Hash-Organisation auf Satzebene.- 5.5.1.2 Kollisionsbehandlung bei Hash-Organisation auf Blockebene.- 5.5.1.3 Beurteilung der Hash-Organisation.- 5.5.1.4 Direkte Dateiorganisation.- 5.5.2 Index-Sequentielle Organisation.- 5.5.2.1 Suchen und Einfügen von Sätzen.- 5.5.2.2 Überlaufbehandlung bei index-sequentieller Organisation.- 5.5.2.3 Beurteilung der index-sequentiellen Organisation.- 5.6 Sekundärorganisation von Dateien.- 5.6.1 Sekundärorganisation mit Listen.- 5.6.1.1 Verwendung verketteter Listen.- 5.6.1.2 Multilist-Strukturen.- 5.6.2 Sekundärorganisation mit Index.- 5.6.2.1 Sekundärorganisationen mit vollständigem Index.- 5.6.2.2 Index-Hash-Organisation.- 5.7 Datenbanksysteme.- 5.7.1 Dateiverwaltungssysteme.- 5.7.2 Datenbank und Datenbankmanagementsystem.- Lösungen.

O autorze

Prof. Dr. Wolffried Stucky ist Inhaber des Lehrstuhls betriebliche Informations- und Kommunikationssysteme am Institut für Angewandte Informatik und formale Beschreibungsverfahren der Universität Karlsruhe (TH).

Blurb

In diesem Band des Grundkurses Angewandte Informatik steht der Rechner als System im Mittelpunkt. Es wird sowohl auf die Architektur von Rechnern als auch auf systemnahe Programmierung eingegangen. Zunächst wird die rechnerinterne Darstellung von Information sowie die Verarbeitung dieser Information durch elementare Schaltungen vermittelt. Anschließend wird der Aufbau und die Arbeitsweise von Rechnern beschrieben. Dazu gehören sowohl die Grundkonzepte des klassischen von-Neumann-Rechners als auch die Konzeption und Arbeitsweise moderner Mikroprozessoren. Es wird in die Programmierung der Prozessoren und in die Konzepte rechnernaher Sprachen eingeführt. Als ausführliches Beispiel wird dazu der Mikroprozessor MC 68000 betrachtet. Der letzte Teil des Buches handelt vom Betrieb einer Rechenanlage als Ganzes. Insbesondere werden wichtige Betriebssystemaufgaben und die Verwaltung von Dateien besprochen.