Inhaltsverzeichnis. Grundbegriffe und Grundideen. Geleitwort Vorwort

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1 Inhaltsverzeichnis Geleitwort Vorwort Inhaltsverzeichnis Symbole und Abkürzungen VII IX XIII XIX Einleitung 1 Anliegen und Besonderheiten des Buches...1 Hinweise zum Lesen des Buches...8 Teil 1 Grundbegriffe und Grundideen Zusammenfassung der Kapitel 1 bis Codierung, Evolution und Information 13 2 Gedanke und Sprache 19 3 Informatik - Lehre vom aktiven sprachlichen Modellieren Modellklassen. Begriffsbestimmung der Informatik Fundamente der Informatik Analoges und digitales Modellieren 31 Zusammenfassung Messen und reelle Zahlen Analoges Rechnen Syntax und Semantik 43 Zusammenfassung Sprache und Evolution Hierarchische Komponierung Syntaxregeln Externe, interne und formale Semantik Begriffsbildung * Umcodierungseffizienz und syntaktische Information Arbitrarität und Zirkularität 69 Zusammenfassung Arbitrarität des Artikulierens Referenzielle Zirkularität Operationale Zirkularität Evolution der Intelligenz 75 Zusammenfassung...75

2 XIV Inhaltsverzeichnis 7.1 Deduktive, assoziative und intuitive Intelligenz Beschriftung der tabula rasa. Algorithmenbegriff Formale Grundbegriffe und Methoden 87 Zusammenfassung Uniforme Systembeschreibung (USB) Kausaldiskrete Prozessbeschreibung Reale und sprachliche Operatoren Petrinetze Abstrakter Automat Elementare kausaldiskrete Operatoren Logisch-kausale Äquivalenz Operation, Funktion, Prädikat, Berechenbarkeit * Universelle algorithmische Systeme Problemstellung Turingmaschine Unbeschränkte Registermaschine (URM) Markovalgorithmus Rekursive Funktionen und USB-Funktionen Einschub: Rekursives Berechnen Lambda-Kalkül * CHURCH sche These und Kalkültransformation Vier Grundideen des elektronischen Rechnens Teil 2 Vom Bit zur Maschinensprache 9 Grundlagen der Komponierung informationeller Operatoren 167 Zusammenfassung Statische und dynamische Codierung Elementare informationelle Operatoren Elementare boolesche Operatoren und die erste Grundidee des elektronischen Rechnens Künstliche Neuronen * Ergänzung der formalen Methoden: Boolesche Algebra Netzklassen Ein-Bit-Speicher Einschub: Magnetische und optische Speicherverfahren Realisierungsprinzip zirkelfreier boolescher Netze 201 Zusammenfassung der Kapitel 10 bis Die zweite Grundidee des elektronischen Rechnens Zirkelfreie Schalternetze

3 Inhaltsverzeichnis XV 11 Historischer Einschub: Entwicklung der begrifflichen und physikalischen Basis der Rechentechnik Von der Syllogistik des Aristoteles zur Schaltalgebra Rechnergenerationen Technische zirkelfreie boolesche Netze Codeumsetzer und elektronischer Festwertspeicher Herstellung von Diodenmatrizen Anwendungen von Diodenmatrizen Elementare Hardware-Software-Schnittstelle Multiplexer, Demultiplexer und Bus Funktionsgeneratoren Steuermatrix Von der Kombinationsschaltung zum Von-Neumann-Rechner 237 Zusammenfassung Die dritte Grundidee des elektronischen Rechnens Elektronische Speicher Register Adressierbarer elektronischer Speicher * Einschub: Berechenbarkeits-Äquivalenzsatz Taschenrechner Prozessor Idee des Prozessors und seiner Programmierung Maschinensprache Arbeitsweise der RALU Sprungbefehl Matrixsteuerwerk Operatorenkomponierung mittels Firmware Mikroprozessor Von-Neumann-Rechner Netzparadigma und imperatives Paradigma Teil 3 Von der Maschinensprache zur künstlichen Intelligenz 14 Zwischenbilanz 283 Zusammenfassung Probleme des Softwareweges zur KI Drei Rollen des Computers als eines intelligenten Partners des Menschen Lösen mathematischer Probleme 289 Zusammenfassung Funktionales Programmieren

4 XVI Inhaltsverzeichnis 15.2 Imperatives Programmieren Näherungsverfahren Assembler, Binder, Lader Semantische Lücke Numerisches Rechnen Programmierung von Operatorenhierarchien Analytisches Rechnen Bemerkung zur Programmübersetzung Lösen nichtmathematischer Probleme 323 Zusammenfassung Schlussfolgern Wissensverarbeitung Erfinden Übersetzen und die vierte Grundidee des elektronischen Rechnens * Theorie formaler Sprachen Unterhaltung 373 Zusammenfassung Der Computer als Gesprächspartner Der Computer als Unterhalter Der Computer als Schachpartner Evolution der Programmiersprachen 399 Zusammenfassung Der Flaschenhals des linearsprachlichen Modellierens Semantische Verdichtung Technisches Semantikproblem und Programmierparadigmen Teil 4 Vertiefende Ergänzungen 19 Ergänzungen zum Problemlösungsweg der Rechentechnik 429 Zusammenfassung Vorbemerkung Hardwarearchitektur unterhalb der Prozessorebene Befehlssatz und Speicherhierarchie Pipelining und Vektorrechner ALU-Array. Simulation von Nahwirkungen Hardwarearchitektur oberhalb der Prozessorebene Architektur kausaldiskreter Systeme Betriebssystem Anwendungsprogramme und Organisationsprogramme Prozessbegriff und geteilte Nutzung von Hardwareoperatoren Geteilte Nutzung von Speicherplätzen, Daten und Programmen 470

5 Inhaltsverzeichnis XVII Verteilte Systeme Systemrufe und geschützte Prozesskomponierung Programmbeispiele 485 Zusammenfassung Imperative Programme CommonLisp-Programme Funktionale Programme Imperatives Programm Objektorientiertes Programm Logisches Programm Objektorientiertes Programm in Borland-Pascal Netzprogrammierung und Software-Lebenszyklus Komplexität 519 Zusammenfassung der Kapitel 21 und Zum Begriff der Komplexität * Berechnungskomplexität Modellierung komplexer Systeme und Prozesse Strukturelle und nichtlineare Komplexität * Fuzzy-Kalkül Offene Fragen und die Komplexität des Denkens Resümee und Perspektiven 557 Schlusswort 563 Zur gesellschaftlichen Bedeutung der Informatik Glossar 577 Literatur 597 Namen- und Sachverzeichnis 607

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