Einführung in die Technische Informatik

Autor	Christian Moerz, Christopher Kruegel, Daniela Kahn, Gerhard H. Schildt
Verlag	Springer-Verlag
Erscheinungsjahr	2005
Seitenanzahl	374 Seiten
ISBN	9783211273531
Format	PDF
Kopierschutz	DRM
Geräte	PC/MAC/eReader/Tablet
Preis	19,99 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

Vorwort	6
Vorwort zur 2. Auflage	8
Inhaltsverzeichnis	10
1 Einleitung	15
Hardware	18
2 Logische Schaltungen	21
2.1 Grundbegriffe	21
2.1.1 Fan Out	25
2.1.2 Schaltkreisfamilien	27
2.1.3 Signalnamen und Signalverbindungen	28
2.2 Realisierung von Funktionen	29
2.2.1 Halbaddierer	30
2.2.2 Volladdierer	31
2.2.3 Codierer	33
2.2.4 Decodierer	35
2.2.5 Multiplexer	36
2.2.6 Demultiplexer	38
2.3 Sequenzielle Logik	38
2.3.1 Latches	39
2.3.2 Register	44
2.3.3 Zähler	48
2.4 Signalverarbeitende elektronische Schaltungen	51
2.4.1 Operationsverstärker	51
2.4.2 Komparatoren	53
2.4.3 Torschaltungen	55
2.4.4 Schmitt-Trigger	56
2.4.5 Zero-Crossing-Detector	62
2.4.6 Univibrator	62
2.4.7 Signalgeneratoren	64
2.4.8 Analog-Digital-Umsetzer	69
2.5 Halbleiterspeicher	71
2.5.1 Tabellenspeicher	71
2.5.2 Tristate Outputs	74
2.5.3 Open-Collector-Schaltungen	75
2.5.4 Speicherbausteine	76
2.5.5 Funktionsspeicher (ASICs)	78
Weiterführende Literatur	81
3 VHDL	83
3.1 Entwurfssichten	83
3.2 Entwurfsebenen	85
3.2.1 Systemebene	85
3.2.2 Algorithmische Ebene	85
3.2.3 Register-Transfer-Ebene	85
3.2.4 Logikebene	85
3.2.5 Schaltkreisebene	86
3.2.6 Der Aufbau einer VHDL-Beschreibung	87
3.3 Bestandteile einer VHDL-Beschreibung	88
3.3.1 Entwurfssichten in VHDL	88
3.3.2 Entwurfsebenen in VHDL	89
3.3.3 Design-Methodik mit VHDL	90
3.3.4 Die Sprache VHDL	91
3.3.5 Der Aufbau eines VHDL-Modells	91
3.4 Beispiele	92
3.4.1 (2-von-3) Voter	92
3.4.2 Siebensegment-Decoder	93
3.4.3 Input-Synchronisation	94
3.4.4 Tasten-Entpreller	96
3.5 Bewertung von VHDL	98
Weiterführende Literatur	100
Internetverweise	100
4 Mikroprozessoren	101
4.1 Endliche Automaten	101
4.2 Das Moore-Schaltwerk	106
4.2.1 Schaltwerk	107
4.2.2 Die Grundschaltung des Moore-Schaltwerkes	107
4.2.3 Schaltwerksbeschreibung durch den Zustandsgraphen	109
4.2.4 Alternativen zum Zustandsgraph	112
4.2.5 Realisierung mit ( 1 aus n) und dichter Zustandscodierung	113
4.2.6 Der zeitliche Ablauf im Moore-Schaltwerk	117
4.2.7 Synchronisierung von asynchronen Eingangssignalen	118
4.2.8 Systematische Schaltwerksentwicklung	119
4.3 Das Mealy-Schaltwerk	130
4.3.1 Die Schaltung eines Mealy-Schaltwerks	130
4.3.2 Beschreibung des Mealy-Schaltwerkes durch den Zustandsgraphen	132
4.3.3 Mealy-Moore-Transformation	133
4.3.4 Die maximale Taktfrequenz des Mealy-Schaltwerkes	134
4.3.5 Überwachung einer Einschaltreihenfolge	135
4.3.6 Erkennen der Eingangsfolge 1011	137
4.4 Prozessoren	139
4.4.1 Arithmetic Logic Unit	140
4.4.2 Register File und Busverbindungen	143
4.4.3 Speicheranbindung	146
4.4.4 Control Unit	149
4.4.5 Mikro-Programm	153
4.4.6 Very Large Scale Integration (VLSI)	156
Weiterführende Literatur	156
5 Computersysteme	157
5.1 Prozessoren	157
5.1.1 Maschinen-Code	157
5.1.2 Adressierungsarten	168
5.1.3 Architekturen	172
5.1.4 Parallelverarbeitung innerhalb eines Rechners	174
5.1.5 CISC versus RISC	179
5.2 Speicher	180
5.2.1 Interleaved Memory	181
5.2.2 Caches	183
5.2.3 Direct Memory Access (DMA)	188
5.2.4 Controller und Co-Prozessoren	189
5.2.5 Interconnection	191
5.3 Periphere Geräte	192
5.3.1 Externspeicher	193
5.3.2 Dialoggeräte	199
5.4 USB und FireWire	205
5.4.1 USB-Datenübertragung	207
5.4.2 USB-Hardware-Architektur	209
5.4.3 USB Kommunikation	211
5.4.4 FireWire	215
Weiterführende Literatur	217
Internetverweise	218
Netzwerke	219
6 Aufbau	221
6.1 Netzwerktypen	221
6.2 Circuit- und Packet-Switching	222
6.3 Standardisierung	223
Weiterführende Literatur	225
Internetverweise	225
7 Architekturen	226
7.1 OSI Reference Model	228
7.2 Kabel und Stecker	232
7.2.1 BNC und Thin Ethernet	232
7.2.2 Twisted Pair und RJ-45	232
7.3 LAN und WAN	233
7.3.1 ARPANET	233
7.3.2 Ethernet	234
7.3.3 Fast Ethernet	235
7.3.4 Token Ring	235
7.3.5 WaveLAN	237
7.4 Digital Subscriber Line (DSL)	239
7.4.1 Funktionsweise	239
7.4.2 Bluetooth	240
7.4.3 ADSL und SDSL	241
Weiterführende Literatur	241
8 Protokolle	242
8.1 Internet Protocol (IP)	242
8.1.1 TCP	250
8.1.2 UDP	251
8.2 IPv6	252
Weiterführende Literatur	254
Internetverweise	254
Betriebssysteme und Systemsoftware	255
9 Übersicht	257
9.1 Ziele und Funktionen von Betriebssystemen	257
9.2 Betriebssystemschnittstelle zwischen Benutzer und Computersystem	258
9.3 Betriebssystemaufrufe	259
9.4 Betriebssystem-Struktur	260
9.4.1 Konsistente Schichtung	261
9.4.2 Quasikonsistente Schichtung	261
9.4.3 Schichtenmodell	261
Weiterführende Literatur	263
10 Prozesse	264
10.1 Parallelität	266
10.2 Prozesshierarchien	268
10.3 Prozesszustände	270
10.4 Threads	276
10.5 Scheduling	281
10.5.1 Prozess-Scheduling	282
10.5.2 Thread-Scheduling	285
10.5.3 Job-Scheduling	286
Weiterführende Literatur	287
Internetverweise	287
11 Interprozess-Kommunikation	288
11.1 Server-Prozesse	288
11.2 Synchrone Methoden	293
11.2.1 Semaphore	294
11.2.2 Message Passing	298
11.2.3 H ¨ ohere Mechanismen	301
11.3 Asynchrone Methoden	301
11.4 Deadlocks	302
Weiterführende Literatur	304
12 Speicherverwaltung	306
12.1 Virtuelle Adresszuordnung	309
12.2 Physikalische Adresszuordnung	314
12.2.1 Swapping	314
12.2.2 Paging	317
12.2.3 Segmentierung	321
Weiterführende Literatur	324
13 Ressourcen-Management	325
13.1 Objektorientierung in Betriebssystemen	325
13.2 Device-Unabhängigkeit	326
13.3 File Management	328
Weiterführende Literatur	342
14 Sicherheit	343
14.1 Zugriffsschutz	345
14.2 Zugrffskontrolle	347
14.3 Design Prinzipien	350
14.4 Trusted Computing	350
Weiterführende Literatur	352
15 Schlussbetrachtung	353
Stichwortverzeichnis	355

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