Einführung in die Datenverarbeitung

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1 Einführung in die Datenverarbeitung von Sebastian Dworatschek mit 266 Bildern, 189 Übungsaufgaben und einem Abbildungsanhang 5. Auflage wde G Walter de Gruyter Berlin New York 1973

2 Teil I. Allgemeine Grundlagen 1 1. Einführung Der Begriff.Datenverarbeitung' Einteilung des Stoffes Bilder und Aufgaben 5 2. Geschichtliche Entwicklung 6 Aufgaben zu 1, Vergleich: Analog Digital Analoge Rechentechnik Digitale Rechentechnik Beispiel Tabellarischer Vergleich Hybrid-Rechenanlagen 16 Aufgaben zu 1, Aufbau einer Digital-Datenverarbeitungsanlage Vergleich mit einem menschlichen Rechner Informationsdarstellung Begriffe 22 Aufgaben zu I, Elektrische Darstellung als Binärzeichen Anwendung von Codes zur Zeichendarstellung Tetradendarstellung BCD-Code Byte-Darstellung 32 Aufgaben zul, Befehlsdarstellung Der Begriff.Befehl' Operationstypen Befehlsarten Befehlsdarstellung in Bits Mehradress-Maschinen 44 Aufgaben zu I, Die 5 Grundeinheiten einer DVA Grundeinheiten: Eingabe, Ausgabe Eingabegeräte 49

3 VIII Inhaltsverzeichnis Ausgabegeräte Kombinierte Ein-/Ausgabegeräte 51 Aufgaben zul, Grundeinheit: Speicher Begriffe Speicher-Hierarchie Allgemeines Intern-Speicher-Einheit Extern-Speicher-Einheit 62 Aufgaben zul, Grundeinheit: Steuerwerk Steuerungsarten Extern-Steuerung Eingebautes Programm Gespeichertes Programm Aufgaben des Steuerwerks Synchroner Betrieb Asynchroner Betrieb Befehlsablauf Programmablauf bei einer Einadress-Maschine Grundeinheit: Rechenwerk Fähigkeiten des Rechenwerks Aufbau des Rechenwerks 75 Teil II. Mathematische Grundlagen Mathematische Begriffe Potenz Rechenregeln Potenzformen Praktische Anwendungen Logarithmus Definition Übergang von einer Basis zu einer anderen Dekadische Logarithmen Logarithmus Dualis Fakultät Binomialkoeffizient Definition Rechenregeln 87 Aufgaben zu II, 1 87

4 IX 2. Zahlensysteme Definition von Zahlensystemen Dezimal-System Ganze Dezimalzahlen Echte Dezimalbrüche Allgemeine Dezimalzahl Allgemeines Polyadisches Zahlensystem Dual-System Definition Unterschied: Binär - Dual 96 Aufgaben zu II, Festkomma-Darstellung Begrenzte Stellenzahl Definition Grundrechenarten bei Festkomma-Darstellung Addition Multiplikation Subtraktion Division Umwandlung von Zahlensystemen rein-dezimal in tetraden-dezimal dezimal in dual ganze Zahlen gebrochene Zahlen dual in dezimal ganze Zahlen gebrochene Zahlen Zusammenfassung 120 Aufgaben zu II, 2.2.J Gleitkomma-Darstellung Definition Die Grundrechenarten bei Gleitkomma-Darstellung Addition Subtraktion Multiplikation '.' Division 128 Aufgaben zu II, Teil III. Logische Grundlagen Informationstheorie 130

5 1.1. Qualitative Aussagen Kommunikations-Systeme Nachrichtentechnik Begriffe Nachrichten und Daten Information Kybernetik 135 Aufgaben zu III, Quantitative Aussagen Elementarvorrat EV Entscheidungsgehalt EG Entscheidungsredundanz ER Informationsgehalt IG Ungleiche Häufigkeiten der Nachrichten Berechnung des Informationsgehaltes Informationsredundanz IR 145 Aufgaben zu III, Codierung Rückgriff auf bekannte Begriffe Redundanz Binärcodes Tetraden-Codes BCD-Code Aiken-Code Exzess-Code (Stibitz-Code) Gray-Code Dezimal-Codes mit mehr als 4 Bits 159 Aufgaben zu III, 2.1./2.2./ Codesicherung Fehlerursachen Ungesicherte Codes Fehlererkennende Codes ; Hamming-Distanz h Fehlerkorrigierende Codes Erkennen von mehr als e Fehlern Methode der Quersummenprüfung Parity Check (Prüfbit) Blockcode 171 Aufgaben zu III,

6 XI 3. Schaltalgebra Boolesche Algebra Grundfunktionen Identität und Negation AND-Funktion OR-Funktion Darstellungsarten Kurzzeichen Wertetafel Kontaktskizze Symboldarstellung Gebietsdarstellung Funktionen bei 2 Eingangsvariablen Allgemeine Überlegungen NAND-Funktion NOR-Funktion Äquivalenz Antivalenz Inhibition Implikation Zusammenfassung 201 Aufgaben zu III, 3.1./3.2./3.3./3.4 *" Rechenregeln Postulate Theoreme Assoziatives Gesetz Distributives Gesetz Morgan'sches Theorem Entwicklungstheorem Beispiel Vereinfachung über den Entwicklungssatz direkte Vereinfachung Vereinfachung über die Gebietsdarstellung Vereinfachung über die Kontaktskizze Normalformen der Schaltfunktion : Disjunktive Normalform Konjunktive Normalform Gegenüberstellung Anwendungsbeispiele Lochkartentransport Papiertransport bei einem Schnelldrucker Dualaddierer 226

7 XII Inhaltsverzeichnis Halbaddierer Volladdierer Erkennen von Pseudotetraden ". 231 Aufgaben zuiii, 3.5./3.6./ Teil IV. Technische Grundlagen Bauelemente Relais Halbleiterbauelemente Definition: Halbleiter Diode Transistor Schaltungstechniken Schaltungstechniken mit diskreten Bauelementen Integrierte Schaltkreise Hybrid-Techniken Speicherarten Kippschaltungen Magnetkernspeicher Physikalisches Prinzip Speicherorganisation Kenndaten Magnettrommelspeicher Konstruktiver Aufbau Adressenordnung Schreib- und Lesevorgang Magnetbandspeicher Das Magnetband Blocksicherung Transporteinrichtung Magnetplattenspeicher Magnetkartenspeicher ' Aufgaben zu IV, 1./ Endgeräte Problematik der Geschwindigkeiten Eingabegeräte Tastaturen 266

8 XIII Lochstreifenleser Langsame Lochstreifenleser Schnelle Lochstreifenleser Lochkartenleser Belegleser Anwendungsarten Klarschriftleser Magnetschriftleser Markierungsleser Mehrfunktions-Belegleser Ausgabegeräte Lochstreifenstanzer Lochkartenstanzer Drucker Zeichengeräte Kombinierte Ein-/Ausgabe Bildschirmgeräte Datenübertragung Übertragungswege Fehlersicherung Systemauswahl 284 Aufgaben zu IV, Teil V. Organisatorische Grundlagen Lochkarten Definition und Einteilung Handlochkarten Nadellochkarte Kerblochkarte Schlitzlochkarte Sichtlochkarte " Handlochkartenkombinationen Maschinenlochkarte Nomenklatur Anwendung 294 Aufgaben zu V, Programmierung Flußdiagramm Definition Beispiel 299

9 XIV Inhaltsverzeichnis 2.2. Maschinenorientierte Programmiersprachen Maschinensprache Programmiersprachen mit codiertem Befehlswort Dezimalziffern als Operationsteil Mnemotechnischer Operationsteil Assemblersprachen Interpretative Systeme Problemorientierte Programmiersprachen Aufbau und Übersetzung ALGOL FORTRAN COBOL PL/ EXAPT Vergleich der Programmiersprachen 311 Aufgaben zu V, Betriebssystem Betriebsarten von DVA Batch-Processing ' Batch-Processing ohne Prioritäten Batch-Processing mit Prioritäten Remote-Batch-Processing Time Sharing Multiprogramming Real-Time-Verarbeitung Multiprocessing Aufgaben und Aufbau des Betriebssystems Aufgaben des Betriebssystems Aufbau des Betriebssystems Hardware - Software 327 Aufgaben zu V, Anwendungsbereiche der DV '." Wissenschaftliche Berechnungen Betriebliche Informationssysteme Rechnungswesen Planungs- und Entscheidungsmethoden Definitionen Lineares Programmieren Netzplantechnik 342

10 XV Simulation Management-Informations-System Numerisch gesteuerte Maschinen Werkzeugmaschinen Zeichengeräte Verdrahtüngsmaschinen Setzmaschinen Prozeßrechner Struktur eines Prozeßrechnersystems Anwendungsmöglichkeiten für Prozeßrechner Nichtbetriebliche Informationssysteme Datenfernverarbeitung Definition Platzbuchungssysteme Universelle Teilnehmersysteme 358 Lösungen der Aufgaben 360 Fachwörterverzeichnis: englisch/deutsch 363 Literaturverzeichnis 367 Stichwortverzeichnis 368 Abbildungen. 1A- 30A

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