Grundlagen der Technischen Informatik
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- Helmuth Goldschmidt
- vor 6 Jahren
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1 Dirk W. Hoffmann Grundlagen der Technischen Informatik 3., neu bearbeitete Auflage Mit 356 Bildern, 57 Tabellen und 95 Aufgaben HANSER
2 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung Was ist technische Informatik? _ Vom Abakus zum Supercomputer Wohin geht die Reise? 30 2 Halbleitertechnik Halbleiter Atommodell von Bohr Reine Halbleiter Dotierte Halbleiter Integrierte Schaltelemente Halbleiterdioden Bipolartransistoren Feldeffekttransistoren Chip-Fertigung Produktion integrierter Schaltkreise Integrationsdichte Übungsaufgaben 58 3 Zahlendarstellung und Codes Zahlensysteme Rechnerinterne Zahlenformate Darstellung natürlicher Zahlen Darstellung rationaler Zahlen Zahlencodes Tetraden-Codes Fehlererkennende Codes Übungsaufgaben 86 4 Boolesche Algebra Axiomatisierung nach Huntington Mengenalgebra Schaltalgebra Boolesche Ausdrücke und Aussagen Abgeleitete Operatoren Erfüllbarkeit und Äquivalenz Strukturelle Induktion Dualitätsprinzip 105
3 8 Inhaltsverzeichnis 4.3 Rechnen in booleschen Algebren Abgeleitete Umformungsregeln Vereinfachung boolescher Ausdrücke Vollständige Operatorensysteme Normalformdarstellungen Konjunktive und disjunktive Normalform Reed-Muller-Normalform Binäre Entscheidungsdiagramme Übungsaufgaben Schaltnetze Grundlagen der Digitaltechnik Schaltkreisfamilien MOS-Schaltungstechnik Lastfaktoren Schaltungssynthese Zweistufige Schaltungssynthese BDD-basierte Schaltungssynthese FDD-basierte Schaltungssynthese Formelsynthese Funktionale Formelsynthese Relationale Formelsynthese Definitorische Formelsynthese Komplexitätsanalyse Zeitverhalten digitaler Schaltungen Signalausbreitung und-verzögerung Störimpulse Übungsaufgaben Minimierung Minimierungsziele Karnaugh-Veitch-Diagramme Minimierung partiell definierter Funktionen Konstruktion Hazard-freier Schaltungen Minimierung mehrstelliger Funktionen Quine-McCluskey-Verfahren Übungsaufgaben Standardschaltnetze Motivation Multiplexer und Demultiplexer Komparatoren Präfix-Logik 215
4 Inhaltsverzeichnis Addierer Halb-und Volladdierer Carry-ripple-Addierer Carry-look-ahead-Addierer Conditional-Sum-Addierer Präfix-Addierer Carry-save-Addierer Inkrementierer Subtrahierer Multiplizierer Matrixmultiplizierer Carry-save-Multiplizierer Wallace-Tree-Multiplizierer Dadda-Tree-Multiplizierer Barrel-Shifter Arithmetisch-logische Einheit Programmierbare Logikbausteine Übungsaufgaben Schaltwerke Digitale Speicherelemente Asynchrone Speicherelemente Taktzustandsgesteuerte Speicherelemente Taktflankengesteuerte Speicherelemente Bevorrechtigte Eingänge CMOS-Implementierung Vom Flipflop zum Schaltwerk Endliche Automaten Schaltwerksynthese Übungsaufgaben Standardschaltwerke Register Auffangregister Schieberegister Universalregister Akkumulatoren Zähler Synchrone Binärzähler Asynchrone Binärzähler Mischzähler Instruktionszähler 316
5 10 Inhaltsverzeichnis 9.3 Hauptspeicher S RAM-Speicher DRAM-Speicher Fehlererkennung und -korrektur Übungsaufgaben 10 Register-Transfer-Entwurf 10.1 Entwurf komplexer Systeme Operationswerksynthese Steuerwerksynthese 10.2 Mikroprogrammierung 10.3 Übungsaufgaben 11 Mikroprozessortechnik 11.1 Elemente eines Mikrorechners Von-Neumann-Architektur Aufbau der CPU 11.2 Ein einfacher Modellprozessor 11.3 Übungsaufgaben Rechnerstrukturen 12.1 Rechnerklassifikation nach Flynn 12.2 Instruktionsarchitekturen CISC-Prozessoren RISC-Prozessoren 12.3 Methoden zur Leistungssteigerung Pipelining Cache-Speicher 12.4 Leistungsbewertung Maßzahlen zur Leistungsbewertung Benchmarks 12.5 Übungsaufgaben A Notationsverzeichnis B Abkürzungsverzeichnis C Glossar Literaturverzeichnis Namensverzeichnis Sachwortverzeichnis
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