Technische Informatik

Die "Technische Informatik" - ein Teilgebiet der Informatik - beschreibt die Funktions weise von programmgesteuerten digitalen Rechnern (kurz: Computern) und von anderen datenverarbeitenden Maschinen. Dieses Buch soll - in Form eines Praktikums - in wichtige Fragestellungen und Probleme der technischen Informatik einfUhren. Wer einen Computer zur Lösung eines Problems verwendet, braucht dafür im Grunde nur eine Bedienungsanleitung. Es ist aber keine Frage, daß ein Wissen über die Funk tionsweise des Rechners zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten und eine bessere Aus nutzung seiner Fähigkeiten erschließt. Zum wirksameren Einsatz des Computers braucht man allerdings nicht die Einzelheiten der "hardware", d.h. den technischen Aufbau mit Dioden, Transistoren, integrierten Schaltkreisen usw., zu kennen. Es genügt eine Ein sicht in die logische Struktur des Computers. Die logische Struktur ergibt sich aus dem Aufbau des Rechners aus elementaren "Logikmaschinen" fur die Verknüpfungen Kon junktion (UND), Disjunktion (ODER) und Negation (NICHT) sowie aus den Speicher elementen. Diese Bauteile sind zu einem Netzwerk hoher Komplexität zusammenge schaltet. Von den Logikmaschinen, die auch "Gatter" genannt werden, braucht man nur zu wissen, daß sie einer Kombination von Eingangssignalen ein bestimmtes Ausgangssignal gemäß den Wertetafeln für die logischen Verknüpfungen zuordnen. Verwendet ein Lehrer die Logikmaschinen in dieser Weise als "black boxes" , so kann er bereits in der Sekundarstufe 1 einfache logische Strukturen des Computers, wie etwa den Addierer, erläutern. Allerdings werden dabei einige theoretische Grundlagen, z.B. aus der Aus sagenalgebra oder vom Rechnen im Dualsystem, vorausgehen müssen.

Klappentext

Die "Technische Informatik" - ein Teilgebiet der Informatik - beschreibt die Funktions­ weise von programmgesteuerten digitalen Rechnern (kurz: Computern) und von anderen datenverarbeitenden Maschinen. Dieses Buch soll - in Form eines Praktikums - in wichtige Fragestellungen und Probleme der technischen Informatik einfUhren. Wer einen Computer zur Lösung eines Problems verwendet, braucht dafür im Grunde nur eine Bedienungsanleitung. Es ist aber keine Frage, daß ein Wissen über die Funk­ tionsweise des Rechners zusätzliche Anwendungsmöglichkeiten und eine bessere Aus­ nutzung seiner Fähigkeiten erschließt. Zum wirksameren Einsatz des Computers braucht man allerdings nicht die Einzelheiten der "hardware", d.h. den technischen Aufbau mit Dioden, Transistoren, integrierten Schaltkreisen usw., zu kennen. Es genügt eine Ein­ sicht in die logische Struktur des Computers. Die logische Struktur ergibt sich aus dem Aufbau des Rechners aus elementaren "Logikmaschinen" fur die Verknüpfungen Kon­ junktion (UND), Disjunktion (ODER) und Negation (NICHT) sowie aus den Speicher­ elementen. Diese Bauteile sind zu einem Netzwerk hoher Komplexität zusammenge­ schaltet. Von den Logikmaschinen, die auch "Gatter" genannt werden, braucht man nur zu wissen, daß sie einer Kombination von Eingangssignalen ein bestimmtes Ausgangssignal gemäß den Wertetafeln für die logischen Verknüpfungen zuordnen. Verwendet ein Lehrer die Logikmaschinen in dieser Weise als "black boxes" , so kann er bereits in der Sekundarstufe 1 einfache logische Strukturen des Computers, wie etwa den Addierer, erläutern. Allerdings werden dabei einige theoretische Grundlagen, z.B. aus der Aus­ sagenalgebra oder vom Rechnen im Dualsystem, vorausgehen müssen.

Inhalt

1. Schaltalgebra.- 2. Aussagenalgebra.- 3. Die zweielementige Boolesche Algebra.- 4. Elemente von statischen Booleschen Maschinen (Logikmaschinen).- 5. Statische Boolesche Maschinen (Zuordner) in Computern.- 6. Die Bausteine der Booleschen Automaten (sequentielle Boolesche Maschinen).- 7. Rechenwerke digitaler Rechenautomaten.- 8. Mathematische Programme.- 9. Logikautomaten (Sequentielle Logikmaschinen).- 10. Spielende und musizierende Automaten.- 11. Biologische-kybernetische Modelle.- 12. Anwendungen in der Technik: Digitaltechnik.- I.5. Das Karnaugh-Diagramm.- I.7. Implikation, Äquivalenz, Antivalenz.- I.8. Eine Auswahl von Schlußregeln und formal wahren Aussageformen.- Anhang II. Erläuterungen zu den Booleschen Maschinen.- II.1 Die Arbeitsweise mechanischer Tischrechenmaschinen.- II.2. Logikmaschinen mit bivariablem Relais.- II.3. Vergleichstafel: Relais, Röhre, Transistor als Schalter.- II.4. Maschinen für Disjunktion und Konjunktion nach dem Ventilprinzip mit Luft als strömendem Medium.- II.5. Terminologie Boolesche Maschine Boolescher Automat.- II.6. RS-Flipflop in Relaistechnik.- II.7. Master-Slave-Flipflop.- II.8. Taktgeber, Dualzähler und Schieberegister in Relaistechnik.- Anhang III. Einführung in das Rechnen im Dualsystem.- III.1 Zahlendarstellung im Dezimal- und im Dualsystem.- III.2. Umrechnung von Dezimalzahlen in Dualzahlen und umgekehrt.- III.3. Addition von Dualzahlen.- III.4. Subtraktion von Dualzahlen.- III.5. Multiplikation von Dualzahlen.- III.6. Division von Dualzahlen.- Sachwortverzeichnis.