Mit einfachen Mitteln auszukommen ist immer von Interesse. Was aber als einfach anzusehen ist, ergibt sich aus der jeweiligen Absicht und aus dem jeweils aktuellen Stand der Technik. Am Beginn der Entwicklungsgeschichte standen zwei Absichten und Ansätze, die zu minimalen Maschinen geführt haben: die mathematische Grundlagenforschung mit dem Ziel, das Problem der Berechenbarkeit grundsätzlich zu klären, und die praktische Mathematik mit dem Ziel, sehr umfangreiche und komplizierte Berechnungen automatisch auszuführen. Gegenstand des Buches ist die Rechnerarchitektur, wobei auch wir zwei Absichten verfolgen: zum einen, die Rechnerarchitektur als Technikwissenschaft so exakt wie möglich zu begründen, zum anderen, Maschinen zu entwerfen, die man tatsächlich bauen und einsetzen kann. Wir beginnen mit einer Rückbesinnung auf die ursprünglichen Entwicklungs- und Erfindungsgedanken. Was waren die Absichten, was die entscheidenden Ideen, welche Voraussetzungen und Möglichkeiten waren gegeben? Die technischen Beschränkungen der Anfangszeit gibt es nicht mehr. Was könnte entstehen, würde man die ursprünglichen Erfindungsgedanken aufgreifen und mit dem heutigen Erkenntnisstand und technischen Möglichkeiten nochmals von Grund auf durcharbeiten? Auf diesem Wege konnte gezeigt werden, daß man, von den hypothetischen Maschinen der Grundlagenforschung ausgehend, sowohl die prinzipielle Struktur des typischen Universalrechners herleiten als auch praxisbrauchbare Maschinenarchitekturen systematisch entwickeln kann.
Der Inhalt im Überblick:
Einführung
Minimalprinzipen der Rechentechnik
Turingmaschinen
Zur Begründung des Universalrechners
Einfachmaschinen
Architekturbeispiele
Neue Einfachmaschinen
Aktualisiert: 2023-05-15
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Es ist immer von Vorteil, über eine gut gefüllte Werkzeug- und Trickkiste zu verfügen und nicht nur über einen einzigen Hammer. In diesem Sinne ist das Buch dazu gedacht, den Werkzeugkasten aufzufüllen, der vorgesehen ist, um mit Schaltungen und Programmen Steuerungsaufgaben zu lösen. Zu den bewährten Grundsatzlösungen gehört das Prinzip der Mikroprogrammsteuerung. Es ist eine Art dritter Weg, eine Mischung von Hardware und Software. Wie beim universellen Prozessor wird die funktionelle Komplexität aus der Schaltung in einen Speicherinhalt verlagert. Die Anwendungsaufgabe wird dann vor allem durch Programmieren gelöst. Der Zweck des Buches ist letzten Endes die Horizonterweiterung. Die Grundlagen der Mikroprogrammsteuerung werden so dargestellt, daß sie als Startpunkt eigener Entwicklungen nutzbar sind. Teils sind es Prinzipien und theoretische Ansätze aus der Entwicklungsgeschichte, die neu ventiliert werden, teils Problemlösungen und Lösungsvorschläge, die sich im Laufe der Zeit ergeben haben. Wir betrachten das Mikroprogrammsteuerwerk als Computer im Computer, als elementaren Prozessor, der schnell entworfen ist und an die Anforderungen des jeweiligen Einsatzfalls angepaßt werden kann. Es ist oftmals eine Alternative zu herkömmlichen Mikrocontrollern und Prozessorkernen. Womöglich ergeben sich aus der Wiederbelebung solcher Ideen auch Anregungen zur grundsätzlichen Weiterentwicklung der Rechnerarchitektur.
Aktualisiert: 2023-05-15
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Es ist immer von Vorteil, über eine gut gefüllte Werkzeug- und Trickkiste zu verfügen und nicht nur über einen einzigen Hammer. In diesem Sinne ist das Buch dazu gedacht, den Werkzeugkasten aufzufüllen, der vorgesehen ist, um mit Schaltungen und Programmen Steuerungsaufgaben zu lösen. Zu den bewährten Grundsatzlösungen gehört das Prinzip der Mikroprogrammsteuerung. Es ist eine Art dritter Weg, eine Mischung von Hardware und Software. Wie beim universellen Prozessor wird die funktionelle Komplexität aus der Schaltung in einen Speicherinhalt verlagert. Die Anwendungsaufgabe wird dann vor allem durch Programmieren gelöst. Der Zweck des Buches ist letzten Endes die Horizonterweiterung. Die Grundlagen der Mikroprogrammsteuerung werden so dargestellt, daß sie als Startpunkt eigener Entwicklungen nutzbar sind. Teils sind es Prinzipien und theoretische Ansätze aus der Entwicklungsgeschichte, die neu ventiliert werden, teils Problemlösungen und Lösungsvorschläge, die sich im Laufe der Zeit ergeben haben. Wir betrachten das Mikroprogrammsteuerwerk als Computer im Computer, als elementaren Prozessor, der schnell entworfen ist und an die Anforderungen des jeweiligen Einsatzfalls angepaßt werden kann. Es ist oftmals eine Alternative zu herkömmlichen Mikrocontrollern und Prozessorkernen. Womöglich ergeben sich aus der Wiederbelebung solcher Ideen auch Anregungen zur grundsätzlichen Weiterentwicklung der Rechnerarchitektur.
Aktualisiert: 2023-04-17
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Mit einfachen Mitteln auszukommen ist immer von Interesse. Was aber als einfach anzusehen ist, ergibt sich aus der jeweiligen Absicht und aus dem jeweils aktuellen Stand der Technik. Am Beginn der Entwicklungsgeschichte standen zwei Absichten und Ansätze, die zu minimalen Maschinen geführt haben: die mathematische Grundlagenforschung mit dem Ziel, das Problem der Berechenbarkeit grundsätzlich zu klären, und die praktische Mathematik mit dem Ziel, sehr umfangreiche und komplizierte Berechnungen automatisch auszuführen. Gegenstand des Buches ist die Rechnerarchitektur, wobei auch wir zwei Absichten verfolgen: zum einen, die Rechnerarchitektur als Technikwissenschaft so exakt wie möglich zu begründen, zum anderen, Maschinen zu entwerfen, die man tatsächlich bauen und einsetzen kann. Wir beginnen mit einer Rückbesinnung auf die ursprünglichen Entwicklungs- und Erfindungsgedanken. Was waren die Absichten, was die entscheidenden Ideen, welche Voraussetzungen und Möglichkeiten waren gegeben? Die technischen Beschränkungen der Anfangszeit gibt es nicht mehr. Was könnte entstehen, würde man die ursprünglichen Erfindungsgedanken aufgreifen und mit dem heutigen Erkenntnisstand und technischen Möglichkeiten nochmals von Grund auf durcharbeiten? Auf diesem Wege konnte gezeigt werden, daß man, von den hypothetischen Maschinen der Grundlagenforschung ausgehend, sowohl die prinzipielle Struktur des typischen Universalrechners herleiten als auch praxisbrauchbare Maschinenarchitekturen systematisch entwickeln kann.
Der Inhalt im Überblick:
Einführung
Minimalprinzipen der Rechentechnik
Turingmaschinen
Zur Begründung des Universalrechners
Einfachmaschinen
Architekturbeispiele
Neue Einfachmaschinen
Aktualisiert: 2023-04-17
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Aktualisiert: 2023-01-10
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Die weitaus meisten der heutigen elektronischen Geräte beruhen nicht nur auf einem einzigen Wirkprinzip. Oftmals steht irgendeine Art Computer (typischerweise ein Mikrocontroller) im Mittelpunkt. Aus dieser grundsätzlichen Struktur heraus - der Einbettung des Computers in eine bestimmte Anwendungsumgebung - hat sich die Allgemeinbezeichnung Embedded Systems ergeben. Die meisten dieser Systeme müssen von Grund auf entwickelt werden. Hierbei kommt es auf jede Kleinigkeit an. Findigkeit und Vielseitigkeit sind gefragt. Die zu lösenden Probleme sind nicht selten wirkliche Herausforderungen. Sie betreffen die analoge und digitale Elektronik, aber auch die Systemarchitektur, Programmierung und Programmorganisation.
Die Bände dieser Reihe wenden sich an jene, die sich - als Auszubildende, Studierende oder Berufseinsteiger - von A bis Z in die professionelle Schaltungs- und Systementwicklung einarbeiten wollen. Und sie wenden sich an den Allround-Entwickler, der gar keine Zeit hat, zum echten Spezialisten auf irgendeinem der vielen Teilgebiete zu werden, der aber weiß, dass er mit einfachen Kochbuch- oder Bastellösungen nicht weit kommt. Sie bieten, was Praktiker und Lernende brauchen: Eine Auffrischung und Vertiefung der Grundlagen, Anregungen zu eigenen Gedanken und Zugänge zu Einzelheiten, Querverbindungen und Spitzfindigkeiten.
Der vorliegende Band befasst sich mit den theoretischen Grundlagen und den Grundschaltungen der Digitaltechnik:
Signale, Bits und Binärzahlen • Aussagenlogik und Boolesche Algebra • Schaltalgebra • Schaltungsvereinfachung • kombinatorische und sequentielle Schaltungen • Kennwerte • Halbleitertechnologien • Signalwege • Schaltkreise • Impulse • Taktsysteme • Initialisierung • kombinatorische Grundschaltungen • Latches und Flipflops • Register • adressierbare Speicher • sequentielle Grundschaltungen
Weitere Bände:
Passive Bauelemente • Hard- und Software • Signalwege • Grundschaltungen
Aktualisiert: 2020-02-25
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Die weitaus meisten der heutigen elektronischen Geräte beruhen nicht nur auf einem einzigen Wirkprinzip. Oftmals steht irgendeine Art Computer (typischerweise ein Mikrocontroller) im Mittelpunkt. Aus dieser grundsätzlichen Struktur heraus – der Einbettung des Computers in eine bestimmte Anwendungsumgebung – hat sich die Allgemeinbezeichnung Embedded Systems ergeben. Die meisten dieser Systeme müssen von Grund auf entwickelt werden. Hierbei kommt es auf jede Kleinigkeit an. Findigkeit und Vielseitigkeit sind gefragt. Die zu lösenden Probleme sind nicht selten wirkliche Herausforderungen. Sie betreffen die analoge und digitale Elektronik, aber auch die Systemarchitektur, Programmierung und Programmorganisation.
Die Bände dieser Reihe wenden sich an jene, die sich – als Auszubildende, Studierende oder Berufseinsteiger – von A bis Z in die professionelle Schaltungs- und Systementwicklung einarbeiten wollen. Und sie wenden sich an den Allround-Entwickler, der gar keine Zeit hat, zum echten Spezialisten auf irgendeinem der vielen Teilgebiete zu werden, der aber weiß, dass er mit einfachen Kochbuch- oder Bastellösungen nicht weit kommt. Sie bieten, was Praktiker und Lernende brauchen: Eine Auffrischung und Vertiefung der Grundlagen, Anregungen zu eigenen Gedanken und Zugänge zu Einzelheiten, Querverbindungen und Spitzfindigkeiten.
Der vorliegende Band befasst sich mit den passiven Bauelementen:
Festwiderstände • Einstellbare Widerstände • Heißleiter • Kaltleiter • Spannungsabhängige • Widerstände • Kondensatoren • Spulen • Transformatoren • Kontaktbauelemente
Weitere Bände:
Digitaltechnik • Hard- und Software • Signalwege • Grundschaltungen
Aktualisiert: 2020-02-25
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