Informatik für Ingenieure

Die Informatik hat sich in der kurzen Zeit ihres Bestehens zu einer selbstan­ digen Ingenieurdisziplin entwickelt und die Kenntnis Uber ihre Grundlagen sind heute fUr jeden Studenten einer technischen Fachrichtung unverzicht­ bar geworden. Das schlagt sich auch in den Vorschlagen der verschiedenen Fakultatentage zum Curriculum der unterschiedlichen Studiengange nieder. Mittlerweile hat sich uberall eine "Informatik fUr Ingenieure" als fester Be­ standteil des Grundlagenstudiums an Technischen Hochschulen und Uni­ versitaten durchgesetzt; mit Blick auf die uberfrachteten Lehrplane wird lediglich noch die zu veranschlagende Stundenzahl diskutiert. Obwohl es flir Teilbereiche der Informatik ein nur noch schwer Uberschauba­ res Angebot an einfUhrender Literatur gibt, das laufend erganzt wird, haben wir uns dennoch der MUhe unterzogen, flir den gesamten Kurs "Informatik fUr Ingenieure" besonders unter dem Aspekt der Grundausbildung eine ak­ tuelle und zusammenfassende Ubersicht in einem Buch zusammenzustellen. Wir verstehen darunter die Einheit von algorithmischen Strukturen und der AlgorithmenausfUhrung, d.h. eine Kombination aus den Kerngebieten der Informatik, welche die Theorie und die HintergrUnde zur Software und Hardware umfassen. Die Motivation zu unserem EntschluB beruhte letztlich auf den eigenen Lehr-und Ubungserfahrungen, die wir aus unserer Arbeit an der Universitat Siegen bzw. der Universitat der Bundeswehr Hamburg und den dort angebotenen Grundvorlesungen ableiten.

1 Einleitung.- 1.1 Ziele dieses Buches.- 1.2 Bedeutung der Informatik für Ingenieure.- 1.3 Historische Entwicklung.- 1.4 Algorithmus, Programm und Datenstruktur.- 1.5 Abstraktion.- 2 Mathematische Grundbegriffe.- 2.1 Aussagen und Prädikate.- 2.2 Mengen.- 2.3 Relationen und Abbildungen.- 2.4 Information.- 3 Modelle der Informatik.- 3.1 Rechenstrukturen.- 3.2 Graphen.- 3.3 Automaten und Grammatiken.- 4 Programmierung.- 4.1 Syntax und Semantik von Programmiersprachen.- 4.2 Elementare Datentypen und Kontrollstrukturen.- 4.3 Strukturierte Datentypen und Ein-/Ausgabe.- 4.4 Funktionen, Prozeduren und Rekursion.- 4.5 Dynamische Datentypen und Zeiger.- 4.6 Modularisierung.- 4.7 Elemente der Objektorientierten Programmierung.- 5 Algorithmen und Datenstrukturen.- 5.1 Effizienz von Algorithmen.- 5.2 Grundlegende Datenstrukturen, Suchen und Sortieren.- 5.3 Suchen und Sortieren.- 5.4 Ein Graphenproblem.- 5.5 Praktisch unlösbare Probleme.- 6 Zahlen und Zeichen.- 6.1 Zahlensysteme.- 6.2 Zahlenkonvertierung.- 6.3 Rechnen im Dualsystem.- 6.4 Codes und Codierung.- 6.5 Zahlendarstellung im Rechner.- 7 Logische Schaltungen.- 7.1 Schaltnetze.- 7.2 Logische Funktion und Schaltalgebra.- 7.3 Darstellung von logischen Funktionen durch normierte Ausdrücke.- 7.4 Praktische Betrachtungen zum Schaltungsentwurf.- 7.5 Beispiele für Standard-Schaltnetze.- 7.6 Schaltwerke.- 8 Funktionseinheiten.- 8.1 Speicher und Register.- 8.2 Zähler.- 8.3 Rechenwerke.- 8.4 Steuerwerk.- 9 Digitalrechner.- 9.1 Beispiel Personal Computer.- 9.2 Universalrechner.- 9.3 Ein-/Ausgabegeräte.- 9.4 Realisierung von Rechnern.- 10 Systemsoftware.- 10.1 Dienstprogramme.- 10.2 Betriebssystem.- Literatur.