Konstruktion Digitaler Systeme: Eine Kurze Einführung in Die Informatik

ISBN-13: 9783528055936 / Niemiecki / Miękka / 1998 / 231 str.

Friedrich Mayer-Lindenberg

Opis

Der besondere Vorzug dieses neuen Lehrbuches liegt darin, dass es in knapper und pragnanter Form in die Begriffe und Techniken der Konstruktion von Hard- und Software einfuhrt. Es stellt den Aufbau von Rechnern aus Gattern und Speicherzellen dar, eine reale Mikroprozessorarchitektur, Codierung von Daten, Komplexitat, Objekte und Prozesse. Des Weiteren werden verschiedene Typen von Programmiersprachen zur Realisierung von Anwendungen des Digitalrechners gegenubergestellt. Hard- und Software werden weitgehend gleichrangig behandelt, von einem beide Aspekte mit umfassenden Algorithmenbegriff bis hin zur Diskussion entsprechender Programmiersprachen. Hierdurch bereitet das Buch auch auf die aktuellen Aspekte der gemeinsamen Entwicklung von Hard- und Software und der Programmierung von Parallelrechnern vor."

Spis treści

1 Grundbegriffe der Informatik.- 1.1 Mengen, Relationen, Funktionen und Computer.- 1.1.1 Teilmengen und Aussagen.- 1.1.2 Kartesische Produkte, Relationen, Graphen.- 1.1.3 Funktionen.- 1.1.4 Abstrakte, universelle Maschinen.- 1.2 Schleifenfreie Algorithmen und Boolesche Funktionen.- 1.2.1 Konstruktion von Funktionen.- 1.2.2 Schleifenfreie Algorithmen.- 1.2.3 Boolesche Funktionen.- 1.2.4 Codierung von Daten und reale Maschinen.- 1.2.5 Boolesche Algebren.- 1.2.6 Vereinfachung von Booleschen Algorithmen.- 1.3 Algorithmen, Berechenbarkeit, Komplexität.- 1.3.1 Rekursion.- 1.3.2 Berechenbare Funktionen.- 1.3.3 Verifikation von Algorithmen.- 1.3.4 Operativ definierte Mengen.- Zusammenfassung.- Übungsaufgaben zu Kapitel 1.- 2 Arithmetik und spezielle Funktionen.- 2.1 Zahlen und ihre Codierung.- 2.1.1 Polyadische Codes.- 2.1.2 Polyadische Arithmetik.- 2.1.3 Rechnen mit endlicher Wortlänge.- 2.1.4 Abgeleitete Codierungsarten.- 2.1.5 Fließkommaarithmetik.- 2.1.6 Codierung durch simultane Reste.- 2.1.7 Reelle Zahlen.- 2.2 Spezielle Funktionen.- 2.2.1 Polynomfunktionen.- 2.2.2 Approximation reeller Funktionen.- 2.2.3 Operationen auf Funktionen.- 2.2.4 Algorithmen für Permutationen.- Zusammenfassung.- Übungsaufgaben zu Kapitel 2.- 3 Rechenmaschinen mit Speicher.- 3.1 Aufgabe und Funktionsweise von Speichern.- 3.2 Endliche Automaten.- 3.3 Programmierbare Universalrechner.- 3.4 Ausführung rekursiver Algorithmen.- 3.5 Das Halteproblem.- 3.6 Harvard-Architektur und von—Neumann—Rechner.- 3.7 Mikroprozessoren.- 3.7.1 CPU und Speicher.- 3.7.2 Ein- und Ausgabeschnittstellen.- 3.7.3 Der Transputer T 225.- Zusammenfassung.- Übungsaufgaben zu Kapitel 3.- 4 Grundzüge der Programmierung.- 4.1 Das Zeitverhalten von Programmen.- 4.1.1 Befehls-Schedules.- 4.1.2 Parallele Programmierung.- 4.1.3 Parallele Verarbeitungsprozesse auf einem Rechner.- 4.1.4 Interrupts und Kontextwechsel.- 4.1.5 Modellierung durch Petri—Netze.- 4.1.6 Gegenseitiger Ausschluß.- 4.2 Die Verwendung des Speichers.- 4.2.1 Speicheradressierung.- 4.2.2 Wiederverwendung von Speicherzellen.- 4.2.3 Anordnung von Codes im Speicher.- 4.2.4 Abstrakte Datentypen: Beispiele und Implementierungen.- 4.2.5 Universelle Datentypen.- 4.2.6 Objekte, Funktionen, Prozesse.- Zusammenfassung.- Übungsaufgaben zu Kapitel 4.- 5 Spezielle Algorithmen.- 5.1 Asymptotische Komplexität.- 5.2 Algorithmen auf Zahlen.- 5.2.1 Schnelle Multiplikation.- 5.2.2 Faktorisierung.- 5.2.3 Ein Verschlüsselungsverfahren.- 5.3 Eine Vektortransformation.- 5.4 Suchalgorithmen.- 5.4.1 Implementierungen des Mengentyps.- 5.4.2 Lineare Suche.- 5.4.3 Das Hash-Verfahren.- 5.4.4 Binäre Suche.- 5.4.5 Suchen in Bäumen.- 5.4.6 Höhenbalancierte Bäume.- 5.5 Einfügen in einen Datensatz.- 5.5.1 Einfügen von Arrays.- 5.5.2 Einfügen in Bäume.- 5.6 Sortieralgorithmen.- 5.6.1 Bubble Sort.- 5.6.2 Merge Sort.- 5.7 Dynamische Programmierung.- 5.8 Backtracking im Zustandsgraph.- Zusammenfassung.- Übungsaufgaben zu Kapitel 5.- 6 Programmiersprachen.- 6.1 Programmiersprachen als Hilfsmittel.- 6.2 Abstraktion im Assembler.- 6.3 Interpreter und Compiler.- 6.4 Imperative Sprachen.- 6.4.1 Codierungsystem, Zuweisungen und Schedules.- 6.4.2 Verwendung abstrakter Datentypen.- 6.4.3 Nicht-sequenzielle Programmstrukturen.- 6.5 Funktionale Programmierung.- 6.6 Probleme mit vielfachen Lösungen.- 6.6.1 Mehrwertige Funktionen und Relationen.- 6.6.2 Logische Programmierung.- 6.7 Rechner mit verschaltbaren Logikelementen.- 6.7.1 Konfigurierbare Digitalschaltungen.- 6.7.2 Programmieraspekte.- 6.7.3 Sprachen zur Hardwarebeschreibung.- Zusammenfassung.- Übungsaufgaben zu Kapitel 6.- A Arbeitstechnik in Softwareprojekten.- Sachwortverzeichnis.

O autorze

Prof. Dr. Fritz Mayer-Lindenberg leitet den Arbeitsbereich Technische Informatik VI an
der TU Hamburg-Harburg mit dem Schwerpunkt 'Verteilte Rechensysteme'.