Verfügbarkeit: Grundlagen der Technischen Informatik

Grundlagen der Technischen Informatik:

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Bibliographische Detailangaben
Beteilige Person:	Hoffmann, Dirk W. 1972- (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Veröffentlicht:	München Hanser 2010
Ausgabe:	2., neu bearb. Aufl.
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adam_text	Titel: Grundlagen der Technischen Informatik Autor: Hoffmann, Dirk W. Jahr: 2010 Inhaltsverzeichnis 1 Einführung 13 1.1 Was ist technische Informatik?..................................... 13 1.2 Vom Abakus zum Supercomputer.................................... 15 1.3 Wohin geht die Reise?.......................................... 32 2 Halbleitertechnik 35 2.1 Halbleiter................................................ 36 2.1.1 Atommodell von Bohr..................................... 36 2.1.2 Reine Halbleiter........................................ 39 2.1.3 Dotierte Halbleiter....................................... 41 2.2 Integrierte Schaltelemente........................................ 43 2.2.1 Halbleiterdioden........................................ 43 2.2.2 Bipolartransistoren....................................... 44 2.2.3 Feldeffekttransistoren..................................... 48 2.3 Chip-Fertigung ............................................. 53 2.3.1 Produktion integrierter Schaltkreise.............................. 53 2.3.2 Integrationsdichte....................................... 59 2.4 Übungsaufgaben............................................. 60 3 Zahlendarstellung und Codes 61 3.1 Zahlensysteme.............................................. 62 3.2 Rechnerinterne Zahlenformate..................................... 70 3.2.1 Darstellung natürlicher Zahlen ................................ 70 3.2.2 Darstellung rationaler Zahlen................................. 76 3.3 Zahlencodes............................................... 83 3.3.1 Tetraden-Codes ........................................ 83 3.3.2 Fehlererkennende Codes.................................... 87 3.4 Zeichencodes .............................................. 89 3.4.1 ASCII-Code.......................................... 89 3.4.2 ISO 8859............................................ 91 3.4.3 Unicode............................................ 92 3.5 Übungsaufgaben............................................. 96 4 Boolesche Algebra 101 4.1 Axiomatisierung nach Huntington ................................... 102 Inhaltsverzeichnis 4.1.1 Mengenalgebra ........................................ 103 4.1.2 Schaltalgebra.......................................... 105 4.2 Boolesche Ausdrücke und Aussagen.................................. 107 4.2.1 Abgeleitete Operatoren.................................... 109 4.2.2 Erfüllbarkeit und Äquivalenz................................. 112 4.2.3 Strukturelle Induktion..................................... 114 4.2.4 Dualitätsprinzip........................................ 117 4.3 Rechnen in booleschen Algebren.................................... 121 4.3.1 Abgeleitete Umformungsregeln................................ 121 4.3.2 Vereinfachung boolescher Ausdrücke............................. 123 4.3.3 Vollständige Operatorensysteme................................ 129 4.4 Normalformdarstellungen........................................ 131 4.4.1 Konjunktive und disjunktive Normalform........................... 131 4.4.2 Reed-Muller-Normalform................................... 134 4.4.3 Binäre Entscheidungsdiagramme............................... 136 4.5 Übungsaufgaben............................................. 145 5 Schaltnetze 151 5.1 Grundlagen der Digitaltechnik ..................................... 152 5.1.1 Schaltkreisfamilien ...................................... 152 5.1.2 MOS-Schaltungstechnik.................................... 157 5.1.3 Lastfaktoren.......................................... 167 5.2 Schaltungssynthese........................................... 168 5.2.1 Zweistufige Schaltungssynthese................................ 169 5.2.2 BDD-basierte Schaltungssynthese............................... l7° 5.2.3 FDD-basierte Schaltungssynthese............................... 171 5.3 Formelsynthese............................................. 173 5.3.1 Funktionale Formelsynthese.................................. 173 5.3.2 Relationale Formelsynthese.................................. 175 5.3.3 Definitorische Formelsynthese ................................ 176 5.4 Komplexitätsanalyse........................................... 179 5.5 Zeitverhalten digitaler Schaltungen................................... 181 5.5.1 Signalausbreitung und-Verzögerung ............................. 1^1 5.5.2 Störimpulse.......................................... 183 5.6 Übungsaufgaben............................................. 188 6 Minimierung 193 6.1 Minimierungsziele............................................ 194 6.2 Karnaugh-Veitch-Diagramme...................................... 198 6.2.1 Minimierung partiell definierter Funktionen ......................... 202 6.2.2 Konstruktion Hazard-freier Schaltungen........................... 206 6.2.3 Minimierung mehrstelliger Funktionen............................ 208 Inhaltsverzeichnis 6.3 Quine-McCluskey-Verfahren...................................... 210 6.4 Übungsaufgaben............................................. 215 7 Standardschaltnetze 219 7.1 Motivation................................................ 220 7.2 Multiplexer und Demultiplexer..................................... 220 7.3 Komparatoren.............................................. 227 7.4 Präfix-Logik............................................... 229 7.5 Addierer................................................. 232 7.5.1 Halb-und Volladdierer..................................... 232 7.5.2 Carry-ripple-Addierer..................................... 234 7.5.3 Carry-look-ahead-Addierer.................................. 235 7.5.4 Präfix-Addierer........................................ 238 7.5.5 Carry-save-Addierer...................................... 240 7.6 Inkrementierer.............................................. 243 7.7 Subtrahierer............................................... 244 7.8 Multiplizierer.............................................. 245 7.8.1 Matrixmultiplizierer...................................... 246 7.8.2 Carry-save-Multiplizierer................................... 249 7.8.3 Wallace-Tree-Multiplizierer.................................. 252 7.8.4 Dadda-Tree-Multiplizierer................................... 257 7.9 Barrel-Shifter.............................................. 260 7.10 Arithmetisch-logische Einheit...................................... 262 7.11 Programmierbare Logikbausteine.................................... 264 7.12 Übungsaufgaben............................................. 267 8 Schaltwerke 275 8.1 Digitale Speicherelemente........................................ 276 8.1.1 Asynchrone Speicherelemente................................. 277 8.1.2 Taktzustandsgesteuerte Speicherelemente........................... 281 8.1.3 Taktflankengesteuerte Speicherelemente........................... 284 8.1.4 Bevorrechtigte Eingänge.................................... 291 8.1.5 CMOS-Implementierung................................... 292 8.2 Vom Flipflop zum Schaltwerk...................................... 295 8.2.1 Endliche Automaten...................................... 296 8.2.2 Schaltwerksynthese...................................... 299 8.3 Übungsaufgaben............................................. 303 9 Standardschaltwerke 309 9.1 Register................................................. 310 9.1.1 Auffangregister........................................ 310 9.1.2 Schieberegister......................................... 312 Inhaltsverzeichnis 9.1.3 Universalregister........................................ 314 9.1.4 Akkumulatoren ........................................ 315 9.2 Zähler.................................................. 318 9.2.1 Synchrone Binärzähler..................................... 319 9.2.2 Asynchrone Binärzähler.................................... 323 9.2.3 Mischzähler.......................................... 324 9.2.4 Instruktionszähler....................................... 326 9.3 Hauptspeicher.............................................. 328 9.3.1 SRAM-Speicher........................................ 328 9.3.2 DRAM-Speicher........................................ 330 9.3.3 Fehlererkennung und -korrektur................................ 337 9.4 Übungsaufgaben............................................. 340 10 Register-Transfer-Entwurf 345 10.1 Entwurf komplexer Systeme....................................... 346 10.1.1 Operationswerksynthese.................................... 348 10.1.2 Steuerwerksynthese...................................... 350 10.2 Mikroprogrammierung ......................................... 353 10.3 Übungsaufgaben............................................. 359 11 Mikroprozessortechnik 361 11.1 Elemente eines Mikrorechners ..................................... 362 11.1.1 Von-Neumann-Architektur.................................. 362 11.1.2 Aufbau der CPU........................................ 366 11.2 Ein einfacher Modellprozessor..................................... 370 11.3 Übungsaufgaben............................................. 384 12 Rechnerstrukturen 387 12.1 Rechnerklassifikation nach Flynn.................................... 388 12.2 Instruktionsarchitekturen........................................ 389 12.2.1 CISC-Prozessoren....................................... 390 12.2.2 RISC-Prozessoren....................................... 394 12.3 Methoden zur Leistungssteigerung................................... 398 12.3.1 Pipelining........................................... 398 12.3.2 Cache-Speicher........................................ 403 12.4 Leistungsbewertung........................................... 409 12.4.1 Maßzahlen zur Leistungsbewertung.............................. 409 12.4.2 Benchmarks.......................................... 412 12.5 Übungsaufgaben............................................. 415 A Symbolschema der DIN 40900 423 Inhaltsverzeichnis 11 B Notationsverzeichnis 427 C Gesetze der Schaltalgebra 429 D AbkürzungsVerzeichnis 431 Literaturverzeichnis 433 Namenverzeichnis 437 Sachwortverzeichnis 439
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Exemplar 1	Ausleihbar Am Standort