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Der perfekte Begleiter für die Vorlesung und das Selbststudium

Dieses anschaulich gestaltete, zweifarbige Lehrbuch richtet sich nach den typischen Lehrinhalten, die im Grundstudium an Hochschulen und Universitäten vermittelt werden.

Neben dem Grundlagenwissen aus den Gebieten der Halbleitertechnik, der Zahlendarstellung und der booleschen Algebra vermittelt es die Entwurfsprinzipien kombinatorischer und sequenzieller Hardware-Komponenten bis hin zur Beschreibung moderner Prozessor- und Speicherarchitekturen.

Die enge Verknüpfung von Theorie und Praxis erleichtert den Wissensaufbau. Durch den anwendungsorientierten und didaktischen Aufbau des Buches kann es sowohl vorlesungsbegleitend als auch zum Selbststudium eingesetzt werden. Zahlreiche Übungen und Beispiele runden das Lehrbuch ab.

Die 5. Auflage wurde komplett durchgesehen und aktualisiert. / Verlagstext

Inhaltsverzeichnis:

1 Einführung 11 / 1.1 Was ist technische Inform atik? . 11 / 1.2 Vom Abakus zum Supercomputer. 13 / 1.3 Wohin geht die R eise? . 30 / 2 Halbleitertechnik 33 / 2.1 H a lb le ite r. 34 / 2.1.1 Atommodell von B o h r . 34 / 2.1.2 Reine H albleiter 37 / 2.1.3 Dotierte Halbleiter . 39 / 2.2 Integrierte Schaltelemente 41 / 2.2.1 Halbleiterdioden 41 / 2.2.2 Bipolartransistoren . 42 / 2.2.3 Feldeffekttransistoren . 46 / 2.3 Chip-Fertigung 51 / 2.3.1 Produktion integrierter Schaltkreise 51 / 2.3.2 Integrationsdichte . 57 / 2.4 Übungsaufgaben 58 / 3 Zahlendarstellung und Codes 59 / 3.1 Zahlensysteme 60 / 3.2 Rechnerinteme Z ahlenform ate . 67 / 3.2.1 Darstellung natürlicher Zahlen67 / 3.2.2 Darstellung rationaler Z a h le n73 / 3.3 Zahlencodes 80 / 3.3.1 Tetraden-Codes 80 / 3.3.2 Fehlererkennende Codes - 84 / 3.4 Übungsaufgaben 86 / 4 Boolesche Algebra 89 / 4.1 Axiomatisierung nach Huntington. 90 / 4.1.1 Mengenalgebra 91 / 4.1.2 Schaltalgebra 93 / 4.2 Boolesche Ausdrücke und A u ssag e n 95 / 4.2.1 Abgeleitete O p erato ren . 97 / 4.2.2 Erfüllbarkeit und Ä quivalenz 100 / 4.2.3 Strukturelle Induktion .102 / 4.2.4 D ualitätsprinzip 105 / 4.3 Rechnen in booleschen A lg eb ren 109 / 4.3.1 Abgeleitete Umformungsregeln 109 / 4.3.2 Vereinfachung boolescher A usdrücke 111 / 4.3.3 Vollständige Operatorensysteme 117 / 4.4 Normalformdarstellungen 119 / 4.4.1 Konjunktive und disjunktive Normalform 119 / 4.4.2 Reed-Muller-Normalform 122 / 4.4.3 Binäre Entscheidungsdiagramme 125 / 4.5 Übungsaufgaben. 133 / 5 Schaltnetze 139 / 5.1 Grundlagen der D igitaltechnik 140 / 5.1.1 Schaltkreisfamilien 140 / 5.1.2 MOS-Schaltungstechnik 145 / 5.1.3 L astfaktoren 155 / 5.2 Schaltungssynthese 156 / 5.2.1 Zweistufige Schaltungssynthese 157 / 5.2.2 BDD-basierte Schaltungssynthese 158 / 5.2.3 FDD-basierte Schaltungssynthese 159 / 5.3 Form elsynthese. 161 / 5.3.1 Funktionale Formelsynthese161 / 5.3.2 Relationale Form elsynthese163 / 5.3.3 Definitorische Formelsynthese. 164 / 5.4 Komplexitätsanalyse 167 / 5.5 Zeitverhalten digitaler Schaltungen 169 / 5.5.1 Signalausbreitung und-V erzögerung 169 / 5.5.2 S tö rim p u lse 171 / 5.6 Übungsaufgaben. 175 / 6 Minimierung 181 / 6.1 Minimierungsziele 182 / 6.2 Kamaugh-Veitch-Diagramme 186 / 6.2.1 Minimierung partiell definierter Funktionen 190 / 6.2.2 Konstruktion Hazard-freier S ch altu n g en 194 / 6.2.3 Minimierung mehrstelliger Funktionen 196 / 6.3 Quine-McCluskey-Verfahren 197 / 6.4 Übungsaufgaben. 201 / 7 Standardschaltnetze 205 / 7.1 M otivation 206 / 7.2 Multiplexer und D em ultiplexer 206 / 7.3 Kom paratoren 213 / 7.4 Präfix-Logik 215 / 7.5 A d d ierer 218 / 7.5.1 Halb- und Volladdierer .. 218 / 7.5.2 Carry-ripple-Addierer .. 220 / 7.5.3 Carry-look-ahead-Addierer.221 / 7.5.4 Conditional-Sum-Addierer.224 / 7.5.5 Präfix-A ddierer 227 / 7.5.6 Carry-save-Addierer 229 / 7.6 Inkrementierer232 / 7.7 Subtrahierer 233 / 7.8 M ultiplizierer234 / 7.8.1 Matrixmultiplizierer 235 / 7.8.2 Carry-save-Multiplizierer.. 238 / 7.8.3 Wallace-Tree-Multiplizierer.241 / 7.8.4 Dadda-Tree-Multiplizierer.. 246 / 7.9 B arrel-S hifter249 / 7.10 Arithmetisch-logische E inheit 251 / 7.11 Programmierbare Logikbausteine .. 253 / 7.12 Übungsaufgaben.256 / 8 Schaltwerke 265 / 8.1 Digitale Speicherelemente 266 / 8.1.1 Asynchrone Speicherelemente.267 / 8.1.2 Taktzustandsgesteuerte Speicherelemente 271 / 8.1.3 Taktflankengesteuerte Speicherelem ente 274 / 8.1.4 Bevorrechtigte Eingänge .. 281 / 8.1.5 CM OS-Implementierung.. 282 / 8.2 Vom Flipflop zum Schaltwerk .. 285 / 8.2.1 Endliche Automaten . . . .".286 / 8.2.2 Schaltwerksynthese .. 289 / 8.3 Übungsaufgaben.293 / 9 Standardschaltwerke 299 / 9.1 R e g is te r 300 / 9.1.1 A uffangregister 300 / 9.1.2 Schieberegister 302 / 9.1.3 Universalregister 304 / 9.1.4 Akkumulatoren 305 / 9.2 Z ä h le r 308 / 9.2.1 Synchrone Binärzähler .. 309 / 9.2.2 Asynchrone Binärzähler .. 313 / 9.2.3 M ischzähler 314 / 9.2.4 Instruktionszähler 316 / 9.3 H auptspeicher 318 / 9.3.1 SRAM -Speicher 318 / 9.3.2 DRAM-Speicher 320 / 9.3.3 Fehlererkennung und -korrektur 327 / 9.4 Übungsaufgaben. 330 / 10 Register-Transfer-Entwurf 335 / 10.1 Entwurf komplexer Systeme 336 / 10.1.1 Operationswerksynthese 338 / 10.1.2 Steuerwerksynthese 340 / 10.2 Mikroprogrammierung 343 / 10.3 Übungsaufgaben. 349 / 11 Mikroprozessortechnik 351 / 11.1 Elemente eines Mikrorechners 352 / 11.1.1 Vön-Neumann-Architektur.. 352 / 11.1.2 Aufbau der C P U 356 / 11.2 Ein einfacher M odellprozessor 360 / 11.3 Übungsaufgaben. 374 / 12 Rechnerstrukturen 377 / 12.1 Rechnerklassifikation nach F ly n n378 / 12.2 Instruktionsarchitekturen 379 / 12.2.1 CISC-Prozessoren 380 / 12.2.2 RISC-Prozessoren 384 / 12.3 Methoden zur Leistungssteigerung.. 388 / 12.3.1 P ip e lin in g 388 / 12.3.2 C ache-Speicher 393 / 12.4 Leistungsbewertung 399 / 12.4.1 Maßzahlen zur Leistungsbewertung 399 / 12.4.2 B enchm arks 402 / 12.5 Übungsaufgaben.405 / A Notationsverzeichnis 411 / B Abkürzungsverzeichnis 413 / C Glossar 415 / Literaturverzeichnis 433 / Namensverzeichnis 437 / Sachwortverzeichnis 439 /