Skip to main content

2001 | Buch

Informatik für Ingenieure kompakt

verfasst von: Prof. Dr.-Ing. Kai Bruns, Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Forbrig, Prof. Dr. rer. nat. Timm Grams, Prof. Dr. rer. nat. habil. Patrick Horster, Prof. Dr. phil. M. A. Paul Klimsa, Prof. Dr. rer. nat. Ingbert Kupka, Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Rehm, Prof. Dr.-Ing. habil. Alexander Schill, Dr.-Ing. Stefan Schlechtweg, Prof. Dr. rer. nat. habil., Ph. D. Thomas Strothotte, Prof. Dr. rer. nat. Volker Turau, Prof. Dr. math. Ingo Wegener, Prof. Dr. rer. pol. habil. Lutz Wegner, Prof. Dr. rer. nat. Dieter Zöbel

herausgegeben von: Prof. Dr.-Ing. Kai Bruns, Prof. Dr. phil., M. A. Paul Klimsa

Verlag: Vieweg+Teubner Verlag

insite
SUCHEN

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
Kapitel 1. Betriebssysteme
Abstract
In erster Näherung lässt sich sagen, dass ein Betriebssystem dazu dient, dem Benutzer die Dienste eines Rechensystems in geeigneter Weise nutzbar zu machen. Dabei verbergen sich hinter dem Wort geeignet eine ganze Reihe von Anforderungen, die ein Betriebssystem erfüllen sollte und die als Gütekriterien gelten können:
  • Bereitstellung einer ergonomischen Benutzerschnittsteile
  • Abstraktion von den technischen Einzelheiten des Rechensystems
  • Anpassung an unterschiedliche und wechselnde Aufgabenfelder
  • Schutz der Benutzer und des Rechensystems vor fehlerhafter oder zerstörerischer Benutzung
  • Ausnutzung der Leistungsfähigkeit
Ein Rechensystem besteht typischerweise aus einem Prozessor oder Rechensystem mehreren Prozessoren, verschiedenen Speichern wie Haupt- und Hintergrundspeicher, Geräten wie einer Maus oder einer Sound-Karte sowie der Anbindung an Rechnernetze durch Netzwerkkarte oder Telefon-Modem. Alle die erwähnten Bestandteile eines Rechensystems werden als Betriebsmittel bezeichnet.
Dieter Zöbel
Kapitel 2. Rechnerarchitektur
Abstract
Das Gebiet der Rechnerarchitekturbefasst sich mit den grundlegen- den Struktur- und Funktionsprinzipien von Rechner-“Bauwerken”. Die Prinzipien können meist auf verschiedene Art und Weise in eine praktische Lösung umgesetzt werden. Der Rechnerarchitektmuss zwar die verfügbaren technologischen Möglichkeiten kennen, gibt aber nicht die konkrete Vervollständigung — auch Implementierunggenannt — zwingend vor.
Wolfgang Rehm
Kapitel 3. Algorithmen
Abstract
Algorithmische Probleme treten in allen Bereichen der Informatik auf. Exemplarisch sollen die folgenden Fragestellungen genannt werden: Verteilung beschränkter Ressourcen auf verschiedene Anforderungen, z.B. Stundenplanprobleme, Entwurf von Datenbanksystemen, Verifikation von Hardware und Software, Layout beim Entwurf digitaler Systeme, Computer-Aided Design, Flussmaximierung in Netzwerken, Berechnung kürzester Wege auch unter Nebenbedingungen wie im Traveling Salesman Problem, Klassifikationsprobleme, z.B. in der Mustererkennung, Verwaltung großer Datenbestände, z.B. von Geodaten, Datenschutz, kryptographische Systeme, Entwurf von Schachprogrammen, künstliche Intelligenz. Hierunter sind Entscheidungsprobleme wie die Hardwareverifikation (stimmt das Eingabe-Ausgabe-Verhalten von Spezifikation und Realisierung überein?) und Optimierungsprobleme (finde ein Layout, das z.B. bezüglich des Platzbedarfs optimal ist). Probleme wie die Hardwareverifikation und das Layoutproblem sind rekursiv, d.h. mit Rechnerhilfe lösbar, sie gehören aber auch zu den NP- harten Problemen[3.5], [3.14], [3.16]. Dies impliziert, dass es vermutlich keinen Algorithmus gibt, der für alle Eingaben effizient arbeitet. Unter den praktisch wichtigen Problemen haben viele diese Eigenschaft und nur wenige Probleme, unter ihnen die Flussmaximierung in Netzwerken, lassen sich mittels polynomieller Algorithmen lösen.
Ingo Wegener
Kapitel 4. Datenbanken
Abstract
Komplexe Anwendungssysteme werden heute kaum noch von Grund auf neu erstellt, sondern setzen auf vorgefertigten, standardisierten Komponenten auf. Für die Teilaufgabe der Datenhaltung wird man auf ein Datenbanksystem(oder kurz eine Datenbank) zurückgreifen.
Lutz Wegner
Kapitel 5. Softwaretechnik
Abstract
Der Begriff der Softwaretechnik bzw. des Software Engineering entstand in den 60er Jahren als man erkannte, dass die Probleme bei der Anwendung von Computern nicht nur mit immer leistungsstärkerer Hardware zu bewältigen waren. Bis zu diesem Zeitpunkt war das Hauptinteresse in der Forschung auf immer leistungsstärkere Geräte gerichtet worden. Trotzdem verliefen viele Projekte erfolglos. Es kam der Begriff der Softwarekrisein den Umlauf. Software war immer teurer geworden, arbeitete unzuverlässig und war am tatsächlichen Bedarf der Anwender vorbei entwickelt worden. Außerdem stellte sich auch heraus, dass die Kosten der Softwarewartung die Kosten der Softwareerstellung um ein Vielfaches übertrafen. Das Nachdenken über die Art und Weise der wirtschaftlichen Erstellung von “guten” Programmen führte zu der Erkenntnis, dass nach der anfänglichen Arbeit von “Künstlern” die Arbeit von Ingenieuren gefragt ist. Die Softwaretechnik ist vom Charakter her eine Ingenieurdisziplin
Peter Forbrig
Kapitel 6. Rechnernetze und Verteilte Systeme
Abstract
Die Vernetzung von Rechnern ermöglicht die ortsübergreifende Kooperation von Anwendungsprogrammen und gewinnt immer stärker an Bedeutung. Diese Entwicklung ist zum einen durch den wachsenden Bedarf in den verschiedenen Anwendungsbereichen wie etwa Büroautomatisierung, Fertigungssteuerung, Informationsdienste oder Buchungssysteme getrieben. Zum anderen spielen der rasche Fortschritt im Bereich der Netztechnologien sowie die umfassende Verbreitung von Internet-Diensten hierfür eine entscheidende Rolle.
Alexander Schill
Kapitel 7. World Wide Web
Abstract
Das World Wide Web (WWW) wurde Anfang der 90-ziger Jahre als Informationssystem für statische Dokumente entwickelt. Seit dieser Zeit fand eine enorme Entwicklung statt, treibende Kraft war der Erfolg im kommerziellen Bereich. Viele Anwendungen wie Informationssysteme oder Buchungssysteme werden zurzeit auf Web-basierte Systeme umgestellt. Der Web-Browser ist auf dem Weg, das universelle Front-End für viele Anwendungen zu werden. Web-basierte Techniken und Middleware Plattformen wie CORBA oder DCOM ergänzen sich sehr gut und verändern die Entwicklung verteilter Anwendungen. Es gibt wohl keine andere Innovation auf dem Gebiet der Informatik, welche in so kurzer Zeit eine so große Verbreitung gefunden hat.
Volker Turau
Kapitel 8. Künstliche Intelligenz
Abstract
Das Fachgebiet der Künstlichen Intelligenz(KI, engl, ‚artificial intelligence ‘) befasst sich mit Methoden, den Computer Aufgaben erledigen zu lassen, deren Erledigung durch einen Menschen man als intelligent bezeichnen würde. Innerhalb der Informatik ist die KI zu einem starken Motor der Entwicklung in Forschung und Anwendung geworden, sie reicht aber über die Informatik hinaus in andere Gebiete wie Biologie, Sprachwissenschaften oder Psychologie.
Ingbert Kupka
Kapitel 9. Modellbildung und Simulation
Abstract
Mittels Simulation lassen sich schwer durchschaubare Zusammenhänge spielerisch erkunden. Sie ist eine ideale Lernhilfe. Sie erlaubt ungefährliche und preiswerte Experimente mit komplexen oder experimentell unzugänglichen Systemen (Fahrzeuge, Kraftwerke, Ükosysteme, Volkswirtschaften). Experimente lassen sich wiederholen und in beliebigen räumlichen und zeitlichen Maßstäben darstellen (Lupe, Zeitlupe).
Timm Grams
Kapitel 10. Grundlagen der Computergraphik
Abstract
Die Computergraphik beschäftigt sich grundsätzlich mit allen Aspekten der Erzeugung von Bildern am Computer. Im engeren Sinne betrifft dies erstens den Prozess der geometrischen Modellierung, bei dem ein real existierendes oder ein virtuelles Objekt rechnerintern bezüglich seiner räumlichen Ausdehnung und Materialeigenschaften beschrieben wird. Zweitens betrifft dies auch den Prozess der Bilderzeugung (engl.: Rendering), bei dem diese geometrischen Modelle in Bilder umgewandelt werden. Das vorliegende Kapitel beschäftigt sich insbesondere mit den dabei verwendeten Methoden und Werkzeugen.
Thomas Strothotte, Stefan Schlechtweg
Kapitel 11. Kryptologie
Abstract
Das Bedürfnis der Menschen, Nachrichten so darzustellen, dass sie ausschließlich für den Schreiber und einen bestimmten Leser verständlich sind, ist wohl so alt wie die schriftliche Kommunikation selbst. Im Wandel zur Informationsgesellschaft haben sich die Sicherheitsaspekte jedoch grundlegend verändert. Neben Verfahren zur Wahrung der Vertraulichkeit und Überprüfbarkeit der Integrität treten Forderungen nach Authentizität (von Benutzern und Daten) und letztendlich nach Verbindlichkeit immer mehr in den Vordergrund. Ausgehend von der historischen Entwicklung werden kryptographische Basismechanismen vorgestellt, wie sie in einer modernen Informations- und Kommunikationsgesellschaft erforderlich sind. Bei den Betrachtungen ist es nicht vordergründiges Ziel, spezielle Realisierungen, Protokolle oder Algorithmen detailliert zu betrachten, vielmehr soll das jeweils zugrundeliegende Prinzip dargestellt werden.
Patrick Horster
Kapitel 12. Multimedia
Abstract
1995 wurde „Multimedia“ zum Wort des Jahres gewählt. Dies gab zwar die sprachliche Bedeutung des Begriffes wieder, doch damit war die inhaltliche Bestimmung keineswegs eindeutig. Umgangssprachlich verwendete man den Begriff in den 90er Jahren zur Kennzeichnung fast aller hardware- und software-technologischen Neuentwicklungen, die dank der leistungsfähigen Computertechnik möglich wurden: Ein Personalcomputer mit Soundkarte und CD-ROM-Laufwerk war genauso multimedial wie eine Spielkonsole oder PC-gestützte Präsentation mit Verwendung von Ton und Bewegtbild. Was versteht man also unter dem Begriff „Multimedia” genau?
Paul Klimsa, Kai Bruns
Backmatter
Metadaten
Titel
Informatik für Ingenieure kompakt
verfasst von
Prof. Dr.-Ing. Kai Bruns
Prof. Dr.-Ing. habil. Peter Forbrig
Prof. Dr. rer. nat. Timm Grams
Prof. Dr. rer. nat. habil. Patrick Horster
Prof. Dr. phil. M. A. Paul Klimsa
Prof. Dr. rer. nat. Ingbert Kupka
Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Rehm
Prof. Dr.-Ing. habil. Alexander Schill
Dr.-Ing. Stefan Schlechtweg
Prof. Dr. rer. nat. habil., Ph. D. Thomas Strothotte
Prof. Dr. rer. nat. Volker Turau
Prof. Dr. math. Ingo Wegener
Prof. Dr. rer. pol. habil. Lutz Wegner
Prof. Dr. rer. nat. Dieter Zöbel
herausgegeben von
Prof. Dr.-Ing. Kai Bruns
Prof. Dr. phil., M. A. Paul Klimsa
Copyright-Jahr
2001
Verlag
Vieweg+Teubner Verlag
Electronic ISBN
978-3-322-86798-8
Print ISBN
978-3-322-86799-5
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-322-86798-8