Datenverarbeitungssysteme: Aufbau und Arbeitsweise

Datenverarbeitungssysteme: Aufbau und Arbeitsweise

Paperback(Softcover reprint of the original 1st ed. 1981)

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Product Details

ISBN-13: 9783642679629
Publisher: Springer Berlin Heidelberg
Publication date: 12/07/2011
Edition description: Softcover reprint of the original 1st ed. 1981
Pages: 308
Product dimensions: 6.69(w) x 9.61(h) x 0.03(d)

Table of Contents

Einführung.- 1. Information als Element der Technik.- 1.1 Datenverarbeitung — alte Notwendigkeit und neue Möglichkeit zugleich.- 1.2 Die neue Stufe in Technik und Wissenschaft.- 1.3 Die Äquivalenz zwischen Steuerung und Information.- 1.4 Herausforderung an Wissenschaft, Technik und Gesellschaft.- I: Grundlagen.- 2. Prinzipien der Datenverarbeitung.- 2.1 Allgemeine Grundfunktionen der Datenverarbeitung.- Datenverarbeitungssystem, Ein- und Ausgabe, Transport, Speicherung, Verknüpfung, Steuerung, Hardware, Software, Verarbeitungsprogramme.- 2.2 Historischer, extern gesteuerter Automat.- 2.3 Datenverarbeitung mit Gespeichertem Programm.- Programm als Information, Gespeichertes Programm, Programm = Steuerinformation, Äquivalenz von Steuerung und Information.- 2.4 Datenverarbeitung als Wechselwirkung von Informationsströmen.- 2.5 Räumliche Anordnung der Datenverarbeitung.- Zentrale Datenverarbeitung, Datenfernverarbeitung, Auftragsfernverarbeitung, Rechnerverbund.- 2.6 Zeitliche Betriebsarten der Datenverarbeitung.- 2.6.1 Stapelbetrieb.- 2.6.2 Dialogbetrieb.- 2.6.3 Realzeitbetrieb.- 2.7 Typische Anwendungsbeispiele.- 3. Grundfunktionen.- 3.1 Digitale Informationsdarstellung.- Bit, binäre Zeichendarstellung, digitale Darstellung, Codierung, Zeichenvorrat.- 3.2 Informationsspeicherung.- Adresse, Adreßraum, Assoziativspeicher, Symbolische Adressierung.- 3.3 Eingabe und Ausgabe.- Informationswandlung, Analog-Digital-Umwandlung.- 3.4 Informationstransport.- Binäre Signale, Wegeschalter, Übertragungskanal, Sammelweg, Signaldauer, Takt.- 3.5 Informationsverknüpfung.- Verknüpfung, BOOLESCHE Algebra, Negation: NICHT, Konjunktion: UND, Disjunktion: ODER, Funktionstabelle.- 3.6 Programmsteuerung.- Programm, Befehle, unbedingte oder bedingte Verzweigungsbefehle, Folge, Auswahl: IF_THEN_ELSE_, Wiederholung: DO_WHILE_, DO bzw. GET/ PUT, Operationsteil und Operandenteil, Befehlscode, Operanden, Programmstatus, Befehlszeiger, sequentielles Programm, Bedingungsschlüssel, Programmablauf.- 3.7 Grundsätzliche Arbeitsweise eines Datenverarbeitungssystems mit Gespeichertem Programm.- Elementarprozesse, Steuerungs- und Verarbeitungsprozesse, Befehls-Adressierung, Befehls-Abruf, Befehls-Decodierung, Befehlszeiger-Fortschaltung, Operanden-Adressierung, Operanden-Abruf, Operations-Ausführung, Ergebnis-Abspeicherung.- II: Das Datenverarbeitungssystem.- 4 Systemübersicht.- 4.1 Systemaufbau.- Zentraleinheit, Leitwerk und Rechenwerk, Prozessor, Hauptspeicher, Register, Pufferspeicher, Peripherie, Kanäle und Steuereinheiten, Daten- und Massenspeicher, Ein- und Ausgabegeräte.- 4.2 Speicherorganisation.- Zugriffszeit, Kapazität und Preis, Register, Pufferspeicher, Hauptspeicher, Datenspeicher, Massenspeicher, Archivspeicher.- 4.3 Software.- Verarbeitungsprogramme, Anwendungsprogramme, Übersetzer, Ursprungsprogramm, Zielprogramm, Interpretierer, Simulierer, Dienstprogramme, Systemprogramme, Betriebssystem, Betriebsorganisationsprogramme, Einleitendes Ladeprogramm, Supervisor, Makrobefehl, Zugriffsmethoden, Datenbank- bzw. Datenkommunikationsroutinen, Auftragssteuerung, Betriebsverwaltungsprogramme, Programmbinder, Bibliotheksführung.- 4.4 Das Zusammenwirken von Software, Firmware und Hardware.- Funktionsschichten, Software, Firmware und Hardware, Steuerungs-Hierar- chie, Prozeduren, Auftragssteuerungs-Interpretierer, Programme in problemorientierter Sprache, Anweisungen, Kompilierer, Makrobefehle, Makroas- semblierer, Maschinenbefehle, Mikroprogramm, Mikrobefehle, Funktionalbitsteuerung, Hardware-Schaltkreise.- 4.5 Mikroprozessorsysteme.- 5. Information und ihre Speicherung.- 5.1 Datenarten.- Darstellung, Syntax, Bedeutung, Semantik.- 5.1.1 Darstellung numerischer Daten.- Numerische Daten, Stellenschreibweise, Radixschreibweise, Zahlenvorrat des dualen Zahlensystems, Gleitkommaschreibweise, Mantisse und Exponent, Vorgabe, Charakteristik, normalisierte Form.- 5.1.2 Darstellung alphanumerischer Daten.- Alphanumerische Daten, IS07-Bit-Code, EBCDIC, ASC.- 5.1.3 Entscheidungsgehalt, Informationsgehalt, Redundanz.- 5.1.4 Datenformate.- Byteorganisierter Speicher, wortorganisierter Speicher.- 5.1.5 Programme als Daten.- 5.2 Datenbanken.- 5.2.1 Definition und Eigenschaften.- Datenbank, Daten, Beziehungen, Routinen, allseitige Benutzbarkeit, reduzierter Speicherbedarf, zentrale Kontrolle, Datenübereinstimmung, Datenunabhängigkeit, Datenauswahl.- 5.2.2 Datenbankmodelle.- Datenbankmodell, Untermodell, Erkennungsschlüssel, Tabellen, Relationales Datenbankmodell, normalisierte Form, Hierarchisches Datenbankmodell, Netzwerk-Datenbankmodell.- 5.2.3 Datenbankarchitektur.- Datenbankmodell, Logische Datenbank, Datenbanksoftware, Physikalische Datenbank.- 5.2.4 Datenbankzugriff.- 5.3 Datenspeicherung.- 5.3.1 Datenorganisationen.- Sequentielle Organisation ohne Index, Gestreute Organisation, Adressier-Algorithmus, Sequentielle Organisation mit Index, Index, Alternativindex, Freiräume, Überlaufbereiche, Kennsätze, Katalog.- 5.3.2 Blockungstechnik.- Blöcke, Spannsatz.- 5.3.3 Datenzugriffsmethoden.- 5.4 Speichermedien.- Schreiben, Speichern, Lesen, Festspeicher.- 5.4.1 Zentralspeicher.- Monolithische Speicher, Flipflop, Wegeschalter, Register, Schieberegister, linearer Wortspeicher, Adreßdecodierer, „wahlfreier“ Zugriff, Assoziativspeicher, Stapelspeicher, Warte schlänge, Matrixspeicher.- 5.4.2 Externe Speicher.- Magnetschichtspeicher, zyklischer Speicher, sequentieller Speicher, „direkter“ Zugriff, sequentieller Zugriff, Plattenspeicher, Zylinderkon- zept, Spur, Blöcke, Zylinder-, Spur- und Blockadresse, Festkopf- Plattenspeicher, Diskette, Trommelspeicher, Magnetband, Magnet- band-Kassette, Lochkarte.- 5.4.3 Neuere Speichertechnologien.- Magnetblasenspeicher.- 5.5 Speicherhierarchien.- 5.5.1 Speicherkenngrößen.- Zugriffszeit, Kapazität und Preis, Speicherhierarchie.- 5.5.2 Hierarchisches Konzept.- Lokalitätseigenschaften, Wechselalgorithmus, Adreßfehlreferenzen.- 5.5.3 Gepufferter Hauptspeicher.- 5.5.4 Virtueller Hauptspeicher.- Virtueller Speicher, realer Hauptspeicher, virtueller Adreßraum, Seiten, Seitenrahmen, Adreßtabellen, Dynamische Adreßumsetzung, Adreß- umsetzungsspeicher, Seitensupervisor.- 5.5.5 Virtueller Plattenspeicher.- 5.6 Speicherhierarchien — Quantitative Betrachtungen.- 6. Datenverarbeitung.- 6.1 Programme.- Algorithmus, Strukturierte Programmierung, Hauptprogramm, Unterprogramm.- 6.2 Betriebssystemfunktionen.- Betriebssystem, Betriebsmittel, Auftragssteuerung, Datenbankroutinen, Datenkommunikationsroutinen, Zugriffsmethoden, Supervisor.- 6.2.1 Auftragssteuerung.- Betriebsmittelabrechnung.- 6.2.2 Datenbankroutinen.- 6.2.3 Datenkommunikationsroutinen.- 6.2.4 Zugriffsmethoden.- 6.2.5 Supervisor.- 6.3 Maschinenfunktionen.- Maschinenarchitektur.- 6.3.1 Befehlsvorrat.- 6.3.2 Befehlsstruktur.- Variables Befehlsformat, Relative Adressierung.- 6.3.3 Adressierung.- Adressier schema, effektive Adresse, direkte Adressierung, Indexierung, Relative Adressierung, Distanz, Basis, Unterprogrammaufruf, indirekte Adressierung bzw. Adreßsubstitution.- 6.3.4 Programmstatus.- Programmstatuswort (PSW).- 6.3.5 Programm-Unterbrechungen.- Programmunterbrechung, Reaktionszeit, Prioritätszuordnung, laufendes PSW, altes PSW, neues PSW.- 6.4 Leitwerk.- 6.4.1 Leitwerksteuerung.- Befehlszeiger, Adreßdecodierer, Speicherregister, Datensammelweg, Befehlsregister, Befehlsdecodierer, Steuerregister, Signalleitungen, Rechenwerk, Wegeschalter, Adreßregister, Taktgeber.- 6.4.2 Beispiel einer Leitwerksteuerung.- 6.4.3 Operationssteuerung.- Operationsteil, Operationssteuerung, Funktionalbitsteuerung, funktionelle Bits, codierte Steuerung, Befehlsdecodierung, Mikroprogramm- Steuerung, Mikroprogramm.- 6.4.4 Mikroprogrammsteuerung.- Mikrofunktion, Mikrobefehl, Firmware, informatorische Speicherung aller Steuerimpulse, Emulator.- 6.5 Rechenwerk.- 6.5.1 Grundfunktionen.- Register, Verknüpfungsglied, Verzögerungsglied, Serienverarbeitung, Parallelverarbeitung.- 6.5.2 Erweiterte Arithmetik.- 6.5.3 Berechnung arithmetischer Ausdrücke.- Stapelrechner, Stapelspeicher, Umgekehrt Polnische Notation.- 6.6 Hierarchie der Datenverarbeitung.- Hierarchie der Datenverarbeitung, Funktionsschichten, Arbeitseinheiten, Sprachebenen, Benutzerzugänge, Übergänge, Dienste.- 7. Informationstransport.- 7.1 Allgemeines.- 7.1.1 Transportgrößen.- Binärsignale, Signaldauer, Informationsfluß, Transfergeschwindigkeit, Schrittgeschwindigkeit.- 7.1.2 Übertragungsarten.- Signal- bzw. informationsgesteuert, interne Datenübertragung, externe Datenübertragung.- 7.2 Interne Datenübertragung.- 7.2.1 Datensammelwege.- Datensammelweg, Steuersignalleitungen, Zeitmultiplex-Datensammel- weg, Raummultiplex-Datensammelweg, Daten-, Adreß- und Befehls- sammelwege.- 7.2.2 Datenkanäle.- Kanalkonzept, Kanal, Kanalprogramm, Kanalbefehl, Signalgesteuert, Selektorkanal, Multiplexkanal, Byte-Multiplexkanal, Block-Multiplex- kanal, Start-E/A-Befehl, Delegation der Steuerung, E/A-Vollendung.- 7.2.3 Taktsteuerung.- Taktgeber, Taktsteuerung.- 7.3 Externe Datenübertragungsnetze.- 7.3.1 Übertragung im Netz.- Netzwerk, Knoten, Verbindung, Anwendungsknoten, Vermittlungsknoten, Datenstationsknoten, Endknoten, Leitung, Informationsgesteuert, Nachricht, Wählleitung, Standleitung, simplex, halbduplex oder duplex, dezentrale Intelligenz.- 7.3.2 Netzwerktypen.- Punkt-zu-Punkt-Verbindung, Mehrpunkt-Verbindung, Verbindungs- Disziplin, Primärknoten, Sekundärknoten, Aufrufbetrieb, Adressen, Aufrufverfahren, Konkurrenzbetrieb, Sternnetz, Liniennetz, Ring- oder Schleifennetz, Maschennetz.- 7.3.3 Vermittlungsarten.- Leitungsvermittlung, Speichervermittlung, Teilstreckenbetrieb, Nachrichtenvermittlung, Paketvermittlung.- 7.4 Externe Kommunikation.- 7.4.1 Kommunikationsarchitektur.- Protokoll, Bedeutung, Form, Folge und Weg, Semantik, Syntax, Dialog, Adressen, Schichtung von Protokollen, Hierarchie von Steuerungsschichten, Steuerungsfunktionen, virtuelle Verbindung, realer Übergang, Dienst, Vorsatz, Nachsatz, Datenkommunikationsroutinen, Zugriffsmethoden der Datenfernübertragung, Supervisor, Netzwerksteuerprogramm, Datenstationssteuerprogramme.- 7.4.2 Datendarstellung.- Datendarstellungsroutinen, Darstellungsmodell, Logischer Darstellungsraum, Physikalischer Darstellungsraum, Geräteunabhängigkeit, Übertragungsdarstellung.- 7.4.3 Datenaustausch.- Sitzung, Nachrichtenbestätigung, Sitzungssteuerung, Transaktion, Dialog, Flußsteuerung, Nachrichtenkette, Nachrichtenmengendosierung, Folgenummern, Ausnahmebedingung.- 7.4.4 Transport über Netzwerke.- Wegsteuerung, Speichervermittlung, Segmentierung, Blockung, Paketvermittlung, Verbindungssteuerung, Aufrufbetrieb, Folgenumerierung, Datenübertragungsblock, Synchronisation, Nulleneinfügung, NRZI- Codierung.- 7.4.5 Übertragungstechniken.- Digitale Übertragung, analoge Übertragung, Modulationsverfahren, Modems, Regeneratoren, Multiplexverfahren, Kabel, Koaxialkabel, Mikrowellen, Nachrichtensatelliten, Glasfasern, Wählnetz, akustischer Koppler.- III: Erweiterungen und Ergänzungen 199.- 8. Hochleistungs-Systeme.- 8.1 Leistungsbetrachtungen.- Leistung, Leistungsfähigkeit.- 8.1.1 Leistungskriterien.- Durchsatz, Ausführungszeit bzw. Antwortzeit, Leistungsanforderungen, Auslastung.- 8.1.2 Leistungsparameter.- Millionen Instruktionen pro Sekunde, Zugriffszeiten, Übertragungsgeschwindigkeiten, Anwendungsprofile, Engpaß, Warteschlange.- 8.1.3 Leistungssteigernde Techniken.- Parallelisierung serieller Prozesse.- 8.2 Hochleistungs-Betriebssysteme.- 8.2.1 Ein-bzw. Ausgabe-Blockung.- Blockungstechniken.- 8.2.2 Ein- bzw. Ausgabe-Pufferung.- 8.2.3 Spulverfahren.- 8.2.4 Mehrprogrammbetrieb.- Mehrprogrammbetrieb, Programm verzahnungsverfahren, Priorität, Zeitscheibenverfahren, Lastbeschränkung, Speicherzerstückelung.- 8.2.5 Optimierende Betriebsmittelsteuerung.- Geplante Vergabe der Betriebsmittel, Sperre, Verklemmung.- 8.2.6 Mehrfache Adreßräume.- Mehrfache virtuelle Adreßräume.- 8.2.7 Virtuelle Maschinen.- Virtuelle Maschine, Hypervisor.- 8.3 Hochleistungs-Konfigurationen.- Kopplung.- 8.3.1 Rechnerverbund.- Rechnerverbund, Auftrags-Eingabe-Untersystem.- 8.3.2 Vor- bzw. Nach Verarbeitungssysteme.- Vor-bzw. Nach Verarbeitungssystem, Hauptrechner, Nachrechner, Vorrechner.- 8.3.3 Mehrprozessorsysteme.- Mehrprozessorsystem, Lastverteilung, Systemverfügbarkeit, Pufferspeicher, Speichersteuerung, Konfigurationssteuerung, Mehrprozessorfunktionseinheit, Kanalumschaltung, Auftragszuführung, Anschlußprozessorsystem.- 8.3.4 Parallelrechner.- Parallelrechner, Unterprozessoren, Datenfelder, Steuerprozessor, Steuerrungsphase, Verarbeitungsphase.- 8.4 Hochleistungs-Prozessoren.- 8.4.1 Verteilte Funktionen.- Verteilte Funktionen, Verwaltungsprozessor, Befehlsprozessor, Ein-/ Ausgabeprozessoren, Hauptspeichersteuereinheit.- 8.4.2 Fließbandverarbeitung.- Fließbandverarbeitung, Elementarprozesse.- 9. Systemzuverlässigkeit.- 9.1 Allgemeine Begriffe.- Zuverlässigkeit, Spezifikationen, Verfügbarkeit, Fehler, Defekte, Fehlerfolgen, Fehlerrate, mittlerer Ausfallabstand, Datensicherheit.- 9.2 Fehlererkennung und -lokalisierung.- Fehlererkennung und -lokalisierung, Systemstruktur, Begrenzung der Übergänge, Schutzvorkehrungen, Supervisor- und Problemzustand, Speicherschutz, Redundanz, Funktionsredundanz, Coderedundanz, Paritätsprüfung, longitudinale Satz-/Blockprüfung.- 9.3 Fehlertoleranz.- Fehlerkorrektur, Fehlertoleranz, Umkonfigurierung, Kontrollpunkt, Wiederanlauf.- 9.4 Wartung.- Wartung, Wartbarkeit, Diagnostikprogramme.- 10. Systementwicklung und -organisation.- 10.1 Der Systementwicklungsprozeß.- Entwicklungsprozeß, Definition, Entwurf, Dokumentation, Flußdiagramme, Implementierung, automatische Entwurfsverarbeitung, Test, Testfälle.- 10.2 Gesichtspunkte zur Systemorganisation.- Modularität, Hierarchische Anordnung, Hierarchische Rangfolge/Funktionsübertragung, Transparenz, Zentralisierung, Dezentralisierung, Multipli- zität, Unverzüglichkeit, Verzögerung, Universalität.- Schluß.- 11. Verallgemeinerte Prinzipien der Informationstechnik.- 11.1 Steuerung und Information.- Gespeichertes Programm, Äquivalenz von Steuerung und Information, Wechselwirkung von Informationsströmen.- 11.2 Software-Hierarchie der Informatorischen Steuerung.- Gespeicherter Auftrag, Gespeicherte Anwendung, Gespeicherter Dienst.- 11.3 Firm- und Hardware-Hierarchie der Informatorischen Steuerung.- Gespeichertes Programm, Gespeicherte Funktion.- 11.4 Informatorisch gespeicherte Systemstruktur.- Gespeicherte Struktur.- 11.5 Schlußsatz.- AI. Abbildungssymbol.- A2. Literaturverzeichnis mit Bildquellen.- A3. Fach ausdrücke Deutsch/Englisch.- A4. Fachausdrücke Englisch/Deutsch.- A5 Namen- und Sachverzeichnis.

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