Informatik für Ingenieure

Das Buch vermittelt, nach einer kurzen Einführung in die allgemeinen Grundlagen, das Basiswissen Informatik zu Hard- und Software, Netzwerken und Programmierung. Besonderheiten sind die grafischen Darstellungen und ein Praxiskapitel mit eigenem Mini-Rechnersystem (Programmierung in der Programmiersprache C).
Ein besonderes Kapitel widmet sich einem spannenden Zukunftsthema: Anhand eines Anwendungsbeispiels in Form eines internetfähigen Messdatenerfassungssystems ermöglichen die Autoren einen praktischen Einstieg in das Internet der Dinge.
Als Begleitung einer Informatikvorlesung der ersten Semester eines ingenieurwissenschaftlichen Studiums bestens geeignet.

Prof. Dr. Peter Fischer-Stabel ist Professor für Angewandte Informatik, Umwelt- & Geoinformatik am Umweltcampus der Hochschule Trier.

Vorwort 5Hinweise zum Buch 7Abbildungsverzeichnis 15Tabellenverzeichnis 191 Grundlagen 211.1 Informatik 211.1.1 Was ist Informatik? 211.1.2 Wozu Informatik-Kenntnisse? 221.1.3 Aufgaben der Informatik 231.1.4 Meilensteine der Datenverarbeitung 241.1.5 Gebiete der Informatik 261.2 Grundbegriffe der Informationstechnologie 291.2.1 Grundbegriffe 291.2.2 EVA-Grundprinzip der Datenverarbeitung 311.2.3 Informationsdarstellung 321.2.4 Logische Grundfunktionen 431.3 Literatur 462 Hardware 472.1 Grundelemente eines Rechnersystems 472.2 Elektrotechnische Grundlagen 512.2.1 Strom, Spannung und elektrische Leistung 522.2.2 Einfache Bauelemente und ihre Verknüpfung 542.3 Digitaltechnik 612.3.1 Schaltnetze 632.3.2 Schaltwerke 702.4 Rechnerarchitektur 822.4.1 Abarbeitung eines Maschinenbefehls 832.4.2 Zugriff auf Ein-/Ausgabebausteine 862.4.3 Cache 882.4.4 Leistungsbewertung 902.4.5 Befehlspipeline 922.4.6 Befehlssatzarchitekturen 942.4.7 Multithreading-Architektur 952.4.8 Rechnerklassifikation nach Flynn 972.5 Interfacetechnik Eingebetteter Systeme 992.5.1 Ein- und Ausgabe digitaler Signale 1002.5.2 Analoge Ausgänge (Digital-Analog-Wandlung) 1022.5.3 Analoge Eingänge (Analog-Digital-Wandlung) 1042.5.4 Serielle Schnittstellen 1082.6 Literatur 1133 Software 1153.1 Klassifikation von Software 1153.2 Anwendungssoftware für Ingenieure 1183.3 Betriebssysteme 1203.3.1 Grundlagen 1203.3.2 Betriebsmittelverwaltung 1253.3.3 Marktgängige Betriebssysteme 1293.3.4 Virtuelle Maschinen (VM) 1293.4 Software Engineering 1313.4.1 Klassisches Phasenmodell (Wasserfallmodell) 1313.4.2 Spiralmodell 1323.4.3 Anforderungsspezifikation (Lastenheft) 1333.4.4 Pflichtenheft (Sollkonzept) 1343.4.5 Software-Qualität 1353.5 Literatur 1374 Algorithmen 1394.1 Eigenschaften von Algorithmen 1404.2 Vom Problem zum Programm 1414.2.1 Exkurs: Komplexität von Algorithmen 1454.3 Beschreibung von Algorithmen 1484.3.1 Umgangssprachliche (textuelle) Beschreibung 1484.3.2 Graphische Beschreibungsformen 1494.3.3 Beschreibung in einer Programmiersprache 1534.4 Programmiersprachen 1544.4.1 Grundelemente von Programmiersprachen 1564.4.2 Syntax und Semantik 1584.4.3 Strukturierte Programmierung 1594.4.4 Objektorientierte Programmierung 1614.5 Literatur 1615 Grundlagen der Programmierung 1635.1 Die Arduino-Plattform 1655.1.1 Enwicklungsumgebung 1665.1.2 Arduino UNO und kompatible Boards 1685.1.3 NodeMCU Board 1695.2 Grundlagen der C-Programmierung 1705.2.1 Ein erstes Arduino Programm 1725.2.2 Ausgabe mit printf 1775.2.3 Wiederholungsschleifen (for, while) 1805.2.4 Fallunterscheidungen (if ... else) 1875.2.5 Mehrfach-Fallunterscheidungen (switch) 1885.2.6 Elementare Datentypen und Ausdrücke 1895.2.7 Mathematische Standardfunktionen 1945.2.8 Modularisierung (Funktionen) 1955.2.9 Lebensdauer und Geltungsbereich 2035.2.10 Rekursion 2055.2.11 Höhere Datenstrukturen 2085.3 Interfacetechnik: Arduino-Befehle 2165.3.1 Digital I/O 2185.3.2 Analog I/O 2195.3.3 Serielle Protokolle 2215.4 Literatur 2236 Rechnernetze 2256.1 Netzwerktopologie 2266.2 Netzwerkprotokolle 2286.2.1 Das OSI-Referenzmodell 2286.2.2 Das TCP/IP-Referenzmodell 2306.2.3 Feldbusprotokolle 2376.3 Drahtlosnetzwerke 2416.3.1 Wireless Personal Area Network (WPAN) 2426.3.2 Wireless Local Area Network (WLAN) 2436.3.3 Wireless Wide Area Network (WWAN) 2456.4 Literatur 2467 Internet 2477.1 Grundlagen 2477.2 Web-Technologien 2487.2.1 URL: Uniform Resource Locator 2487.2.2 HTML und XML 2517.2.3 Skriptsprachen und CGI-Programmierung 2547.3 Dienste und Anwendungen im Internet 2557.3.1 World Wide Web (WWW) 2557.3.2 eMail-Dienste 2597.3.3 Weitere Internetdienste 2607.4 Literatur 2618 Information Retrieval 2638.1 Einführung 2638.2 Internet-Suchmaschinen 2658.2.1 Potential webbasierter Informationssysteme 2658.2.2 Suchmaschinen 2658.2.3 Bildersuchmaschinen 2718.2.4 Deep Web 2718.2.5 Bewertung von Internetressourcen 2728.3 Digitale Bibliothek und Fachdatenbanken 2738.3.1 Kataloge 2738.3.2 Fachdatenbanken 2748.4 Web2.0-Werkzeuge 2748.4.1 Social Bookmarking 2748.4.2 Plattformen für Videos und Präsentationen 2758.4.3 MindMapping 2778.4.4 Allgemeine Kriterien 2778.4.5 Quellen für Informatiker und Ingenieure 2788.4.6 Maschinenlesbare Datenquellen 2798.5 Literatur 2809 IT-Sicherheit 2819.1 Einführung IT-Sicherheit 2819.1.1 Grundlagen 2819.1.2 Datenschutz personenbezogener Daten 2849.2 Gefährdungsklassen / Schutzmaßnahmen 2859.2.1 Gefährdungsklassen IT-Sicherheit 2859.2.2 Schutzmaßnahmen 2879.3 Erstellung eines IT-Sicherheitskonzeptes 2889.4 IT-Sicherheit und Datenschutz im Home Office 2909.4.1 Allgemeine Regeln 2909.4.2 HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure) 2929.4.3 Vermeidung von Datenspuren 2939.4.4 Smartphone und Sensory Malware 2979.5 Literatur 29810 Anwendung: Internet der Dinge 29910.1 Messdatenerfassung 29910.1.1 Sensorik und Kalibrierung 29910.1.2 Datenmodell 30110.1.3 Programmtechnische Umsetzung 30310.2 Machine to Machine Kommunikation (M2M) 30510.3 Web-Server 30710.3.1 Server-Homepage 30710.3.2 WLAN Zugang (Access-Point Modus) 30910.4 Thingspeak Web-Client 31110.4.1 Internet Zugang WLAN (Station Mode) 31410.4.2 Sichere Verbindung mit HTTPS-Protokoll 31510.4.3 Reaktionen: Tweets auslösen 31610.5 Zugriff auf aktuelle Wetterdaten 317Index 321