Ameling Digitalrechner — Grundlagen und Anwendungen

Technische Informatik 1
1990
ISBN: 978-3-322-83105-7
Verlag: Vieweg & Teubner
Format: PDF
Kopierschutz: 1 - PDF Watermark

E-Book, Deutsch, 300 Seiten, eBook

Im Studium der Elektrotechnik werden zunehmend Informatik-Kenntnisse benötigt. Diese sind gegliedert in Aufbau und Wirkungsweise eines Betriebssystems. Es werden die wichtigsten Grundlagen knapp, aber präzise dargestellt, so daß Studenten im Grundstudium dieses Buch sinnvoll benutzen können.

Zielgruppe

Upper undergraduate

Autoren/Hrsg.

Ameling, Walter

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung.- 2 Historischer Überblick.- 2.1 Die Codierung durch Zeichen.- 2.2 Mechanisierung der Operationen und Zeichen.- 2.3 Programmierbare Ablaufsteuerung von Operationen.- 2.4 Anfänge der Rechenautomaten.- 2.5 Wandel in der Philosophie der Rechner.- 2.6 Datenverarbeitungsanlagen im technologischen Wandel.- 3 Einsatzmöglichkeiten für Datenverarbeitungssysteme.- 3.1 Grundausstattung eines PC.- 3.2 Randbedingungen durch das Betriebssystem.- 3.3 Textverarbeitung.- 3.4 Informationssysteme.- 3.5 Bildung, Unterhaltung, Spiele.- 3.6 Rechnergestützter Entwurf (Computer Aided Design).- 3.7 Prozeßsteuerungen.- 3.8 Kommunikation.- 4 Prinzip analoger-, digitaler- und hybrider Arbeitsweise und Rechentechnik.- 4.1 Analoge Arbeitsweise und Analogrechner.- 4.2 Digitale Arbeitsweise und Digitalrechner.- 4.3 Hybride Arbeitsweise und Hybridrechner.- 5 Darstellung der Information.- 5.1 Zeichendarstellung in digitalen Systemen.- 5.2 Grundbegriffe der Informationstheorie.- 6 Darstellung der Zahlen und Operationen mit Zahlen.- 6.1 Darstellung der Zahlen.- 6.1.1 Das Dezimalsystem.- 6.1.2 Das Dualsystem.- 6.1.3 Das Oktalsystem.- 6.1.4 Das Hexadezimalsystem.- 6.2 Zahlenumwandlung in Zahlensysteme mit anderer Basis.- 6.2.1 Umwandlung von Dual, Oktal- und Hexadezimalzahlen in Dezimalzahlen.- 6.2.2 Umwandlung von Dezimalzahlen in Dualzahlen.- 6.3 Darstellung negativer Zahlen.- 6.3.1 Darstellung negativer Zahlen mit Hilfe des Vorzeichens.- 6.3.2 Negative Zahlen und ihre Komplementdarstellung.- 6.4 Arithmetische Operationen mit Dualzahlen.- 6.4.1 Die Addition zweier positiver Dualzahlen.- 6.4.2 Die Multiplikation zweier positiver Dualzahlen.- 6.4.3 Die Subtraktion zweier Dualzahlen.- 6.4.4 Die Division zweier Dualzahlen.- 6.5 Festkomma- und Gleitkommadarstellung.- 6.5.1 Festkommadarstellung.- 6.5.2 Gleitkommadarstellung.- 6.5.2.1 Addition und Subtraktion bei der Gleitkommadarstellung.- 6.5.2.2 Multiplikation und Division bei der Gleitkommadarstellung.- 7 Einführung in die Codierung.- 7.1 Zweck der Codierung.- 7.2 Wichtige Aspekte der Codierung.- 7.3 Gebräuchliche Codierungen mit fester Wortlänge.- 7.3.1 Darstellung von Zeichen.- 7.3.1.1 Reine Zifferncodierung.- 7.3.1.2 Alphanumerische Zeichen.- 7.4 Bekannte Codierungen mit variabler Wortlänge.- 7.4.1 Der Morse-Code.- 7.4.2 Optimalcodes.- 7.5 Binärcodes für Dezimalzahlen.- 7.5.1 Tetradencodes.- 7.5.1.1 Der BCD-Code.- 7.5.1.2 Der Aiken-Code.- 7.5.1.3 Der Drei-Exzeß-Code.- 7.5.2 Der Gray-Code.- 7.5.3 m-aus-n-Codes.- 7.5.3.1 Der Zwei-aus-fünf-Code.- 7.5.3.2 Der Eins-aus-zehn-Code.- 7.5.4 Der Biquinär-Code.- 7.6 Einfache Verfahren der Fehlererkennung und Fehlerkorrektur.- 8 Boolesche Algebra.- 8.1 Einleitung.- 8.1.1 Historie.- 8.1.2 Verbände, deduktive Theorie.- 8.2 Definition der Booleschen Algebra und Folgerungen.- 8.2.1 Grundbegriffe und Axiome der Booleschen Algebra und Interpretation.- 8.2.2 Folgerungen.- 8.2.3 Funktionstabellen und Wertetabellen.- 8.2.3.1 Funktionstabellen.- 8.2.3.2 Wertetabellen und spezielle Verknüpfungen.- 8.3 Einfache logische Schaltkreise.- 8.3.1 Überblick.- 8.3.2 Technische digitale Schaltkreise und Realisierung von logischen Grundfunktionen.- 8.3.2.1 Das elektromagnetische Relais.- 8.3.2.2 Die Diode als Schalter.- 8.3.2.3 Der Transistor als Schalter.- 8.3.2.4 Umsetzung der Postulate und Theoreme der Booleschen Algebra.- 8.3.3 Schaltungssymbole digitaler Grundschaltungen.- 8.4 Venn und Karnaugh-Veitch-Diagramme.- 9 Schaltnetze.- 9.1 Definitionen.- 9.2 Minimierung von Schaltnetzen.- 9.2.1 Minimierung durch direkte Anwendung der Booleschen Algebra.- 9.2.2 Minimierung mit Hilfe von Diagrammen.- 9.2.3 Unvollständig definierte Funktionen.- 9.2.4 Schaltketten.- 9.3 Beispiele von gebräuchlichen Standard-Schaltnetzen.- 9.3.1 Codeumsetzer.- 9.3.2 Multiplexer, Datenwähler.- 9.4 Übergang vom Schaltnetz zum Schaltwerk.- 10 Aufbau und Wirkungsweise eines Digitalrechners.- 10.1 Wirkungsweise eines einfachen Digitalrechners.- 10.1.1 Das Steuerwerk des Digitalrechners.- 10.1.1.1 Steuerwerk mit festverdrahteten logischen Schaltungen.- 10.1.1.2 Steuerwerk mit Mikroprogrammspeicher.- 10.1.2 Das Rechenwerk.- 10.1.3 Der Speicher des Rechners.- 10.1.4 Die Busse des Rechners.- 10.1.5 Ausführung eines Maschinenbefehls.- 10.2 Die Speicherhierarchie.- 10.2.1 Einteilung der Speicher nach physikalischen Phänomenen.- 10.2.2 Cache-Speicher.- 10.2.3 Arbeitsspeicher.- 10.2.4 Massenspeicher.- 10.3 Der Befehlssatz.- 10.3.1 Transferbefehle.- 10.3.2 Arithmetische- und Logische Befehle.- 10.3.3 Schiebebefehle.- 10.3.4 Steuerbefehle.- 10.3.5 Unterschiedliche Befehle.- 10.3.6 Ein-/ Ausgabebefehle.- 10.4 Adressierungsarten.- 10.4.1 Die implizite Adressierung.- 10.4.2 Registeradressierung.- 10.4.3 Unmittelbare Adressierung.- 10.4.4 Absolute Adressierung.- 10.4.5 Relative Adressierung.- 10.4.6 Indirekte Adressierung.- 10.4.7 Indizierte Adressierung.- 10.4.8 Kombination der Adressierungsarten.- 11 Ein-/Ausgabeverarbeitung.- 11.1 Programmgesteuerte Ein-/Ausgabe.- 11.2 Unterbrechungsgesteuerte Ein-/Ausgabe.- 11.3 Direkter Datenkanal.- 11.4 Realisierungen mit E/A-Bausteinen.- 12 Schnittstellen und Busse.- 12.1 Schnittstellen.- 12.1.1 Bedeutung der Schnittstellen.- 12.1.2 Beispiele von Standardschnittstellen.- 12.1.2.1 Die RS-232-Schnittstelle.- 12.1.2.2 Die Centronics-Schnittstelle.- 12.2 Busse.- 12.2.1 Bedeutung der Busse.- 12.2.2 Beispiele von Standardbussen.- 12.2.2.1 Der IEC-Bus.- 12.2.2.2 Der VME-Bus.- 12.2.2.3 Der Multibus II.- 13 Bauelemente und Trends in der Hardwareentwicklung.- 13.1 Integrierte Schaltungen für die Entwicklung digitaler Systeme.- 13.1.1 Standardschaltungen.- 13.1.1.1 Fest vorgegebene Schaltungen.- 13.1.1.2 Anwenderprogrammierbare Schaltungen.- 13.1.1.2.1 Fest programmierbare Schaltungen.- 13.1.1.2.2 Reprogrammierbare Schaltungen.- 13.1.2 Anwenderspezifische Schaltungen.- 13.1.2.1 Teilentwicklung durch Anwender.- 13.1.2.1.1 Gate Arrays.- 13.1.2.1.2 Standardzellen.- 13.1.2.2 Voll anwenderspezifische integrierte Schaltungen.- 13.2 Hilfsmittel für den Entwurf von logischen Schaltungen.- 13.2.1 Hilfsmittel für die Bauteilentwicklung.- 13.2.1.1 Werkzeuge bei anwenderprogrammierbaren Bausteinen.- 13.2.1.2 Werkzeuge für die Entwicklung anwenderspezifischer Bausteine.- 13.2.2 Hilfsmittel für die Systementwicklung: CAE, CAD, CAM.- 14 Aufgaben und Funktionen eines einfachen Betriebssystems.- 14.1 Einleitung.- 14.2 Unterschiedliche Sichten eines Betriebssystems.- 14.3 Ein-/Ausgabe von Daten.- 14.4 Dateiverwaltung.- 14.4.1 Dateisystem.- 14.4.1.1 Datei, Verzeichnis, Datenträger.- 14.4.1.2 Zugriffsrechte.- 14.4.2 Datenbanksystem.- 14.5 Speicherverwaltung.- 14.6 Jobabwicklung und Prozeßverwaltung.- 14.6.1 Formen der Jobabwicklung.- 14.6.2 Prozeßverwaltung.- 14.7 Verfügbarmachen von Standarddienstleistungen.- 14.7.1 Kommandointerpreter.- 14.7.2 Systemprogramme.- 14.7.3 Netzwerkleistungen.- 14.7.4 Datenschutz und Datensicherung.- 14.7.5 Standard-Dialogschnittstellen.- 14.8 Betriebssystementwicklung im historischen Überblick.- 15 Tabellen.- 15.1 Potenzen von.- 15.2 ASCII-7bit-Code.- 15.3 ASCII-8bit-Code.- 15.4 EBCDIC-Code.- 15.5 Fernschreibcode.- Namen- und Sachregister.