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Einführung in die Technische Informatik

AutorChristian Moerz, Christopher Kruegel, Daniela Kahn, Gerhard H. Schildt
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2005
Seitenanzahl374 Seiten
ISBN9783211273531
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis19,99 EUR
Informatik unterm Mikroskop. Dieses Buch wirft einen scharfen Blick auf Computer und ihr Innenleben. Wer verstehen will, was da drinnen wirklich los ist, ist hier gut aufgehoben. Leicht verständlich wird in die Thematik der Technischen Informatik eingeführt. Bei der heutigen Fülle an Information über die Information eine echte Unterstützung. Rechner und ihre Umgebung werden genauestens betrachtet, und vermitteln zuverlässiges Rundumwissen. Abbildungen verdeutlichen die technischen Zusammenhänge. Die Themenvielfalt bietet alles, was das "Platinenherz" begehrt. Wer das gelesen und verstanden hat, der/die kennt sich aus.  

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Inhaltsverzeichnis
Vorwort6
Vorwort zur 2. Auflage8
Inhaltsverzeichnis10
1 Einleitung15
Hardware18
2 Logische Schaltungen21
2.1 Grundbegriffe21
2.1.1 Fan Out25
2.1.2 Schaltkreisfamilien27
2.1.3 Signalnamen und Signalverbindungen28
2.2 Realisierung von Funktionen29
2.2.1 Halbaddierer30
2.2.2 Volladdierer31
2.2.3 Codierer33
2.2.4 Decodierer35
2.2.5 Multiplexer36
2.2.6 Demultiplexer38
2.3 Sequenzielle Logik38
2.3.1 Latches39
2.3.2 Register44
2.3.3 Zähler48
2.4 Signalverarbeitende elektronische Schaltungen51
2.4.1 Operationsverstärker51
2.4.2 Komparatoren53
2.4.3 Torschaltungen55
2.4.4 Schmitt-Trigger56
2.4.5 Zero-Crossing-Detector62
2.4.6 Univibrator62
2.4.7 Signalgeneratoren64
2.4.8 Analog-Digital-Umsetzer69
2.5 Halbleiterspeicher71
2.5.1 Tabellenspeicher71
2.5.2 Tristate Outputs74
2.5.3 Open-Collector-Schaltungen75
2.5.4 Speicherbausteine76
2.5.5 Funktionsspeicher (ASICs)78
Weiterführende Literatur81
3 VHDL83
3.1 Entwurfssichten83
3.2 Entwurfsebenen85
3.2.1 Systemebene85
3.2.2 Algorithmische Ebene85
3.2.3 Register-Transfer-Ebene85
3.2.4 Logikebene85
3.2.5 Schaltkreisebene86
3.2.6 Der Aufbau einer VHDL-Beschreibung87
3.3 Bestandteile einer VHDL-Beschreibung88
3.3.1 Entwurfssichten in VHDL88
3.3.2 Entwurfsebenen in VHDL89
3.3.3 Design-Methodik mit VHDL90
3.3.4 Die Sprache VHDL91
3.3.5 Der Aufbau eines VHDL-Modells91
3.4 Beispiele92
3.4.1 (2-von-3) Voter92
3.4.2 Siebensegment-Decoder93
3.4.3 Input-Synchronisation94
3.4.4 Tasten-Entpreller96
3.5 Bewertung von VHDL98
Weiterführende Literatur100
Internetverweise100
4 Mikroprozessoren101
4.1 Endliche Automaten101
4.2 Das Moore-Schaltwerk106
4.2.1 Schaltwerk107
4.2.2 Die Grundschaltung des Moore-Schaltwerkes107
4.2.3 Schaltwerksbeschreibung durch den Zustandsgraphen109
4.2.4 Alternativen zum Zustandsgraph112
4.2.5 Realisierung mit ( 1 aus n) und dichter Zustandscodierung113
4.2.6 Der zeitliche Ablauf im Moore-Schaltwerk117
4.2.7 Synchronisierung von asynchronen Eingangssignalen118
4.2.8 Systematische Schaltwerksentwicklung119
4.3 Das Mealy-Schaltwerk130
4.3.1 Die Schaltung eines Mealy-Schaltwerks130
4.3.2 Beschreibung des Mealy-Schaltwerkes durch den Zustandsgraphen132
4.3.3 Mealy-Moore-Transformation133
4.3.4 Die maximale Taktfrequenz des Mealy-Schaltwerkes134
4.3.5 Überwachung einer Einschaltreihenfolge135
4.3.6 Erkennen der Eingangsfolge 1011137
4.4 Prozessoren139
4.4.1 Arithmetic Logic Unit140
4.4.2 Register File und Busverbindungen143
4.4.3 Speicheranbindung146
4.4.4 Control Unit149
4.4.5 Mikro-Programm153
4.4.6 Very Large Scale Integration (VLSI)156
Weiterführende Literatur156
5 Computersysteme157
5.1 Prozessoren157
5.1.1 Maschinen-Code157
5.1.2 Adressierungsarten168
5.1.3 Architekturen172
5.1.4 Parallelverarbeitung innerhalb eines Rechners174
5.1.5 CISC versus RISC179
5.2 Speicher180
5.2.1 Interleaved Memory181
5.2.2 Caches183
5.2.3 Direct Memory Access (DMA)188
5.2.4 Controller und Co-Prozessoren189
5.2.5 Interconnection191
5.3 Periphere Geräte192
5.3.1 Externspeicher193
5.3.2 Dialoggeräte199
5.4 USB und FireWire205
5.4.1 USB-Datenübertragung207
5.4.2 USB-Hardware-Architektur209
5.4.3 USB Kommunikation211
5.4.4 FireWire215
Weiterführende Literatur217
Internetverweise218
Netzwerke219
6 Aufbau221
6.1 Netzwerktypen221
6.2 Circuit- und Packet-Switching222
6.3 Standardisierung223
Weiterführende Literatur225
Internetverweise225
7 Architekturen226
7.1 OSI Reference Model228
7.2 Kabel und Stecker232
7.2.1 BNC und Thin Ethernet232
7.2.2 Twisted Pair und RJ-45232
7.3 LAN und WAN233
7.3.1 ARPANET233
7.3.2 Ethernet234
7.3.3 Fast Ethernet235
7.3.4 Token Ring235
7.3.5 WaveLAN237
7.4 Digital Subscriber Line (DSL)239
7.4.1 Funktionsweise239
7.4.2 Bluetooth240
7.4.3 ADSL und SDSL241
Weiterführende Literatur241
8 Protokolle242
8.1 Internet Protocol (IP)242
8.1.1 TCP250
8.1.2 UDP251
8.2 IPv6252
Weiterführende Literatur254
Internetverweise254
Betriebssysteme und Systemsoftware255
9 Übersicht257
9.1 Ziele und Funktionen von Betriebssystemen257
9.2 Betriebssystemschnittstelle zwischen Benutzer und Computersystem258
9.3 Betriebssystemaufrufe259
9.4 Betriebssystem-Struktur260
9.4.1 Konsistente Schichtung261
9.4.2 Quasikonsistente Schichtung261
9.4.3 Schichtenmodell261
Weiterführende Literatur263
10 Prozesse264
10.1 Parallelität266
10.2 Prozesshierarchien268
10.3 Prozesszustände270
10.4 Threads276
10.5 Scheduling281
10.5.1 Prozess-Scheduling282
10.5.2 Thread-Scheduling285
10.5.3 Job-Scheduling286
Weiterführende Literatur287
Internetverweise287
11 Interprozess-Kommunikation288
11.1 Server-Prozesse288
11.2 Synchrone Methoden293
11.2.1 Semaphore294
11.2.2 Message Passing298
11.2.3 H ¨ ohere Mechanismen301
11.3 Asynchrone Methoden301
11.4 Deadlocks302
Weiterführende Literatur304
12 Speicherverwaltung306
12.1 Virtuelle Adresszuordnung309
12.2 Physikalische Adresszuordnung314
12.2.1 Swapping314
12.2.2 Paging317
12.2.3 Segmentierung321
Weiterführende Literatur324
13 Ressourcen-Management325
13.1 Objektorientierung in Betriebssystemen325
13.2 Device-Unabhängigkeit326
13.3 File Management328
Weiterführende Literatur342
14 Sicherheit343
14.1 Zugriffsschutz345
14.2 Zugrffskontrolle347
14.3 Design Prinzipien350
14.4 Trusted Computing350
Weiterführende Literatur352
15 Schlussbetrachtung353
Stichwortverzeichnis355

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