XLeitfäden der angewandten Informatik - Böcker
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Dieses Buch wendet sich an Studenten im technischen Hochschul bereich und Ingenieure der Praxis. Das Lernziel besteht im - werben der für einen Ingenieur notwendigen Grundkenntnisse des Programmierens. Einleitend werden Aufbau und Wirkungsweise von Rechnern geschildert. Eine problemorientierte Programmierspra che kann zwar weitgehend ohne diese Kenntnisse erlernt werden, aber für einen Ingenieur ist es doch recht unbefriedigend, mit einem Gerät zu arbeiten, ohne etwas von ihm zu wissen. Ausführlich werden Herstellungsphasen und Qualitätsmerkmale von Programmen behandelt. Der Programmablaufplan (nach DIN 66 001) und die Methode der strukturierten Programmierung stehen im Mittelpunkt dieser Betrachtungen. Eine lange Unter richtserfahrung lehrt, daß dem Anfänger das Verstehen dieser unerläßlichen Grundlagen des Programmierens erheblich mehr Mühe bereitet, als das Erlernen der formalen Regeln einer Pro grammiersprache. Außerdem ändern sich die Sprachen und ihre Regeln. Die in diesem Teil des Buches gebotenen Betracht- gen sind wesentlich allgemeingültiger. Den Hauptteil des Buches bildet die Beschreibung der Program miersprache BASIC. Dabei entsteht die Schwierigkeit, aus den zahlreich vorhandenen Versionen dieser Sprache eine geeignete auszuwählen. Bislang ist nur das Minimal BASIC genormt [2] • Der Umfang dieser Sprache entspricht aber nur etwa den Möglich keiten eines Taschenrechners. Über die volle Sprache, das sog. Standard BASIC erscheint seit Jahren ein Normentwurf nach dem anderen. Deshalb ist es nicht verwunderlich, daß die verschie denen Software-Hersteller unbeirrt ihre eigenen Wege gehen.
Einführung in die Wissensrepräsentation
Netzartige und schema-basierte Repräsentationsformate
Häftad, Tyska, 1991
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549 kr
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Seit Anfang der siebziger Jahre gibt es an der Universität Karlsruhe die Möglich keit, das Fach "Wirtschaftsingenieurwesen" mit dem Schwerpunkt Informatik zu studieren. Studenten, die sich für diesen Schwerpunkt entscheiden, wird - ne ben einführenden Vorlesungen über Mathematik und aus dem Bereich der Wirt schaftswissenschaften - eine breite Grundausbildung in Informatik angeboten. Deren Kern ist ein viersemestriger Kurs, welcher die wichtigsten Kenntnisse zum Verständnis des Aufbaus, des Betriebs und der Anwendung von Rechnern vermittelt. Zur Befriedigung eines eher "akademischen" Erkenntnisinteresses wird dabei - und dies gilt durchaus für den gesamten Studiengang - ganz bewußt der Nutzen hinzukalkuliert, den ein solches Wissen und die damit verbundenen Fertigkeiten für die berufliche Qualifikation der Absolventen haben sollten. Dieses praktische Interesse ist sicher eine der stärksten Motivationen dafür, daß immer häufiger Themen für abschließende Diplomarbeiten angeboten und gewählt wurden, welche die Spezifikation, den Entwurf und die Implementierung größerer Programme beinhalteten, mitunter auch als Teile umfangreicher und länger laufender Projekte. Bei der Anfertigung und Betreuung solcher Arbeiten wurde für Lernende und Lehrende nicht selten ein Mangel erkennbar, der offen bar auf eine Lücke im Lehrangebot zurückzuführen war: Vielen Studenten fehl te ein hinreichend klares Bewußtsein für das, was die Qualität eines Software Produktes ausmacht, ganz zu schweigen von einem guten Verständnis der Mög lichkeiten, diese Qualität zu erzielen.
Management von Rechnernetzen
Häftad, Tyska, 1991
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Das vorliegende Buch entstand aus einem Manuskript zu einer vier stündigen Vorlesung, die ich im SS 1976 an der Universität Dortmund gehalten habe. Es gliedert sich in zwei Teile. Im ersten Teil wer den Aufbau und Wirkungsweise von Rechenanlagen aus der Sicht der Maschinensprachenebene behandelt, im zweiten Teil wird auf die Rea lisierung dieser Ebene eingegangen. Bei der Formulierung des Textes stand das Ziel im Vordergrund, so weit wie möglich Prinzipien herauszuarbeiten und nicht die Darstel lung zu sehr an Phänomenen, d.h. konkreten Rechenanlagen, zu orien tieren. Diese Verbindung soll in den zahlreichen Beispielen herge stellt werden. Natürlich können die Beispiele nicht in jedem Fall ausreichend sein, um sämtliche in der Praxis auftretenden Probleme voll darzustellen. Während der oben genannten Vorlesung und den begleitenden übungen wurden deshalb auf einer konkreten Rechenanlage (PDP-11/20) Pro gramme geschrieben, die zur Vertiefung des Stoffes dienten. Aus den daraus gewonnenen Erfahrungen kann ich für Leser dieses Buches, die noch nicht in der Assemblerprogrammierung von Rechenanlagen geübt sind, die Empfehlung ableiten, sich parallel bzw. nach Durcharbei tung des ersten Teils mit einer konkreten Rechenanlage und deren Programmierung zu beschäftigen. Der Praktiker, der bereits eine An lage von ihrer Maschinensprachenstruktur her kennt, sollte stets versuchen, die ihm bekannten Phänomene mit der grun.dsätzlich gehal tenen Darstellung im Buch zu vergleichen.
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Die Datenverarbeitung hält Einzug auch in die Büros. Bereits heute kann man beobachten, wie nicht nur Programmierer, sondern auch Personen mit Funktionen, von denen man dies eigentlich nicht vermuten würde, Bildschirmgeräte oder sogar Rechner an ihren Arbeitsplätzen stehen haben und diese auch selbst bedienen. Eine weitere Entwicklungstendenz ist zu bemerken. Gehörte jemand vor wenigen Jahren bereits durch das Erlernen einer Programmiersprache zu den "Computer-Spezialisten", so bleibt diese teure Ausbildung heute vielfach nur noch den tatsächlichen Spezialisten vorbehalten. Für die eigentlichen Verbraucher der von einem Rechner erzeugten Informationen - und dies ist natürlich die große Mehrzahl der Mitarbeiter - ist der Computer ein Werkzeug neben anderen, das ihnen hilft, ihre Aufgaben zu erfüllen. Allerdings wird dieses Hilfsmittel auch nur dann eingesetzt und akzeptiert, wenn der zusatzliche Aufwand in einem ökonomischen Verhältnis zu der Qualität der erzielten Ergebnisse steht. Unter dem Eindruck tendenziell sinkender Preise beim technischen Gerät und steigender Aufwendungen für die Entwicklung" von Anwendungen versucht man einerseits, die Anwender direkt an ihrem Arbeitsplatz mit Rechenkapazität zu versorgen, und andererseits für die Kommunikation zwischen Mensch und Maschine benutzernahe, leicht zu erlernende und oft selbsterklärende Dialogformen zu finden. Mit diesen Ansprüchen werden viele Systeme auf dem Markt angeboten, aber fast ebenso oft kann man Fehlschläge bei deren Einsatz beobachten. Neben den psychologischen Faktoren sind dabei häufig Mängel in der Vorbereitung festzustellen. So wird z. B.
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Mit der grafischen Darstellung von Information mithilfe elektronischer Geräte hat sich der Mensch ein neues Medium geschaffen. Die Leichtigkeit und die Geschwindigkeit, mit der jetzt Bilder kreiert und verändert werden können, wird - zusammen mit den elektronischen Massenmedie- auch die menschliche Denkweise und die Vorstellungskraft für abstrakte Zusammenhänge beeinflußen. So wie die Informationstechnologien insgesamt dringt die grafische Da tenverarbeitung in (fast) alle Bereiche des beruflichen und privaten Lebens ein. Wir wissen, daß sie oft genug nicht zum Nutzen der betrof fenen Mitarbeiter und Kunden, sondern wegen kurzfristiger und kurzsich tiger Vorteile im Konkurrenzkampf oder zum Bau immer schrecklicherer Waffen und deren Abwehr eingesetzt wird. Trotzdem haben wir uns - zö gernd und mit schlechtem Gewissen - in diesem Buch auf die Methoden der grafischen Datenverarbeitung zur Bildgenerierung beschränkt und die Darstellung nicht mit einer Diskussion von Nutzen und Schädlichkeit verknüpft. Wir fordern deshalb unsere Leser auf selbst zu prüfen, wo und wann der Einsatz von grafischer Datenverarbeitung - aber auch Datenver arbeitung allgemein - gesellschaftlich verantwortet werden kann oder abzulehnen ist.
Information Retrieval - Eine Einführung
Von der Theorie zur Praxis anhand einer Implementierung in UNIX
Häftad, Tyska, 1984
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Das vorliegende Buch ist der erste von zwei Bänden, die zusammen eine Ausarbeitung der Software Vorlesungen bilden, die ich jeweils im zweiten Studienjahr im Nebenfach Informatik an der Universität Ulm anbiete. Die Vorlesungen führen in maschinennahe Programmierung ein. Dabei bedeutet maschinennahe Programmierung eigentlich nur zum Teil die Beherrschung aller Bestandteile einer spezifischen Maschine. Viel wichtiger erscheint mir, daß darüber hinaus auch das Betriebssystem, in unserem Fall also UNIX,l als Teil der gegebenen Maschine betrachtet werden muß. Ich spreche deshalb lieber von systemnaher Programmierung. Im ersten Band werden die Werkzeuge vorgestellt, mit denen man typischerweise systemnahe Programmierung betreibt. Im zweiten Band wird dann mit diesen Werkzeugen der Umgang mit einem Betriebssystem erprobt. Beide Bände zusammen illustrieren den Unterbau, auf dem die sogenannte problemorientierte Programmierung erfolgt. Dem angehenden Software-Ingenieur soll in diesen Vorlesungen auch ein Gefühl für die Machbarkeit und Effizienz seiner problemorientierten Programme vermittelt werden. Der Leser sollte eine höhere Programmiersprache, zum Beispiel Pascal, einfache Datenstrukturen und problemorientierte Programmierung bereits einigermaßen beherrschen. Die Programmbeispiele beziehen sich ohne ausführliche Erklärungen auf Algorithmen, die üblicherweise in einer Vorlesung über problemorientierte Programmierung und Datenstrukturen besprochen werden.
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Das vorliegende Buch ist der zweite Band, der als Ausarbeitung der Software Vorlesungen entstand, die ich jeweils im zweiten Studienjahr im Nebenfach Informatik an der Universität Ulm anbiete. Die Vorlesungen führen in systemnahe Programmierung ein, also in den unmittelbaren Umgang mit Maschine und Betriebssystem. Im ersten Band wurden Rechnerarchitekturen, Assembler-und Makro-Programmierung in groben Zügen sowie vor allem die Programmiersprache C besprochen, in 1 der praktisch die gesamte systemnahe Programmierung bei UNIX erfolgt. Dieser zweite Band befaßt sich vor allem mit den Systemaufrufen zum Datei- und Prozeßmanagement bei UNIX. minx, ein Filemanager, der ein UNIX Dateisystem nachbildet und auch zum Beispiel unter MS-DOS auf Rechnern wie dem IBM-PC lauffähig ist, dient dazu, die Implementierung des UNIX Dateisystems und der einschlägigen Kommandos für Zugriff und Pflege zu zeigen. Der Leser sollte einfache Datenstrukturen, problemorientierte Programmierung und vor allem C und Hilfsprogramme wie make beherrschen, die im ersten Band besprochen wurden. Die Kapitel wurden weitergezählt um Verweise auf den ersten Band zu vereinfachen. Das achte Kapitel gehört eigentlich noch zu den 'Werkzeugen' des ersten Bandes.
Datensicherheit
Methoden, Maßnahmen und Auswirkungen des Schutzes von Informationen
Häftad, Tyska, 1984
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CAD-Entwurfskontrolle in der Mikroelektronik
Mit einer Einführung in den Entwurf kundenspezifischer Schaltkreise
Häftad, Tyska, 1985
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Modellgesteuerte Bildanalyse
Dargestellt anhand eines Systems zur automatischen Auswertung von Sequenzszintigrammen des menschlichen Herzens
Häftad, Tyska, 1985
450 kr
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Die Programmiersprache PROLOG hat in den letzten Jahren, nicht zuletzt durch zahl reiche Anwendungen im Bereich der Expertensysteme und der natürlichsprachlichen Ver arbeitung, immer mehr an Bedeutung gewonnen. Gegenüber prozeduralen Programmier sprachen, wie z.B. Pascal, in denen Verfahren zur Lösung eines Problems programmiert werden müssen, besteht Programmieren in PROLOG im Prinzip aus einer Beschreibung des Problems. Daraus ergeben sich natürlich ganz andere Methoden und Schwierigkeiten beim Entwurf eines Programms. Dieses Buch ist aus Vorlesungen an der Universität Karlsruhe entstanden. Aus den dabei gemachten Erfahrungen resultiert auch der Aufbau des Buches. Zuerst werden einfache Programme und Konstrukte in Prolog vorgestellt, um den Leser mit der Vorgehensweise bei der Programmierung in PROLOG vertraut zu machen. Nach einem Exkurs über Grundlagen der Logik schließt sich ein Kapitel über die Syntax der Sprache an, wobei wir uns an der Syntax von C-Prolog orientiert haben. Bevor dann eine ausführliche Darstellung der wichtigsten Built-in-Prädikate mit Beispielen stattfindet, wird auf den Ablauf bei der Lösungssuche in PROLOG eingegangen. Die Anwendungen sind in zwei Bereiche aufgeteilt. Zum einen werden relativ kurze Bei spiele über Mengen, Parser, Spiele, Logik und Mathematik vorgestellt und zum anderen ist den Expertensystemen ein ganzes Kapitel gewidmet. Hierbei geht es weniger um eine Vorstellung und allgemeine Diskussion solcher Systeme, sondern um die Entwick lung einer Shell für die Implementation von Expertensystemen. Im Anha.ng befindet sich dann, bis auf ein Modul für die Wissenserfassung, das vollständige Programm für diese Entwicklungsumgebung.
Transaktionssysteme
Funktionsumfang, Realisierungsmöglichkeiten, Leistungsverhalten
Häftad, Tyska, 1987
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Transaktionsorientierte Dialogrechensysteme, oder kurz: Transaktionssysteme, gibt es schon seit den sechziger Jahren. Nachdem sie zunächst - vor allem wegen ihres hohen Entwicklungsaufwands -auf spezielle Anwendungssgebiete wie Z.B. militärische Überwachung und Flugreservierung beschränkt waren, erleben sie zur Zeit ein stürmisches Wachstum in allen Bereichen der kommerziellen Datenverarbeitung. In vielen Firmen und Behörden werden laufend Anwendungen vom Stapelbetrieb auf Dialog umgestellt. Möglich wurde dies außer durch die stetige Verbilligung der Hard ware in erster Linie durch die Vereinfachung der Programmerstellung, die sich mit dem Einsatz von TP-Monitoren, inzwischen auch durch die sog. Sprachen der Vierten Generation ergab. Zugleich ist jedoch verbreitet eine gewisse Unsicherheit festzustellen, die aus der Vielzahl der Systeme, Konzepte und Begriffe resultiert. Anwender finden sich sehr schnell auf ein bestimmtes System festgelegt und in der dazugehörenden Denkweise verfangen, so daß es ihnen schwerfällt, andere Systeme zu verstehen und zu beurteilen. Ihnen soll dieses Buch helfen, indem es die hinter allen Systemen stehenden Konzepte aufzeigt und so auch eine vergleichende Bewertung ermöglicht. Es wendet sich also vor allem an die Praktiker, daneben aber auch an Studierende der Fachrichtungen Informatik und Wirtschaftsinformatik, die nur an sehr wenigen Universitäten die Gele genheit haben, sich mit diesem wichtigen Teilgebiet der Datenverarbeitung vertraut zu machen.
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Im Bereich der Spezifikation und Programmierung nimmt das Anwendungsfeld der parallelen Systeme immer größeren Raum ein. Dieser Tendenz wurde im Zuge des Studiengangs Angewandte Informatik der ErziehungswissenschaftIichen Hochschule Rheinland-Pfalz, Abteilung Koblenz durch Vorlesungen, Seminare und viele praktische Arbeiten Rechnung getragen. Als eines der zahlreichen Ergebnisse der Bemühungen in diesem Bereich ist dieser praktische Leitfaden anzusehen. Bei typischen AufgabensteIlungen, die mit parallelen Systemen gel9st werden sollen, steht neben Kosten und Aufwand immer die Frage nach den spezifikations- und programmiertechnischen Möglichkeiten. gibt Mittlerweile es eine große Menge hervorragender Sprachen, von denen jede für sich in Anspruch nimmt, die Programmierung paralleler Systeme zu unterstützen. Deshalb stellen wir die bedeutendsten modernen Sprachen vor, die Konzepte dieser Art besitzen. Dabei ist zu beachten, daß es in den meisten Fällen zunächst ein "reines" Konzept gegeben hat, um das in oft pragmatischer Weise eine Sprache geschlungen wurde. Dementsprechend soll unser Vorgehen zunächst das Konzept in seiner Urform darstellen, um es in der jeweiligen Sprache wiederzuerkennen und freizulegen.
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Synchronisation in verteilten Systemen
Problemstellung und Lösungsansätze unter Verwendung von objektorientierten Konzepten
Häftad, Tyska, 1989
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Dieses Buch soll zwei verschiedene Aufgaben erfüllen: Es soll eine umfassende Übersicht über das Gebiet "Hypermedia" geben. Es sollen Anwendungsbeispiele aus den verschiedensten Teilbereichen von Hypermedia in HyperCard beschrieben und so dokumentiert werden, dass sie vom interessierten Anwendungsprogrammierer jederzeit nachvollzogen werden können. Der Begriff "Hypermedia" beinhaltet sowohl ein neues Konzept als auch eine neue Technik. Ähnlich, wie fünf Jahre zuvor der Begriff "Desktop Publishing" den Einsatz des Personal Computers im Büro revolutionierte, erlaubt die Verwendung von Hypermedia-Techniken den Gebrauch des Computers für völlig neue Einsatzbereiche. Im Gegensatz zu Desktop Publishing aber ist Hypermedia nicht nur eine neue Technik, sondern es ermöglicht den Gebrauch des Computers in Bereichen, die bis heute dem (Kunst-)Handwerker vorbehalten waren. Der produktive Einsatz des Computers in Film-und Tonstudio, für das Schreiben und das Betrachten von elektronischen Handbüchern, für Unterrichtsprogramme und als Medium für die Teamarbeit verschaffen dem Computer Einstieg in neue Welten, die sich grundsätzlich von den traditionellen Computeranwendungen unterscheiden und in denen bis heute niemand Einsatzmöglichkeiten für den Computer gesehen hat.
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Wesentliche Teile dieses Buches sind während meiner Tätigkeit als Hochschul assistent an der Universität Gesamthochschule Siegen entstanden und bildeten die Grundlage für die Erlangung der Venia legendi. Ich möchte an dieser Stelle meinen Gutachtern, Herrn Prof. Dr. Wojtkowiak und Herrn Prof. Dr. Wegner, sowohl für die Bereitschaft, die Arbeit zu begutachten, als auch für die zahlrei chen Anregungen und Verbesserungsvorschläge für die Veröffentlichung als Buch herzlich danken. Letzteres gilt auch für die Herren aus dem Herausgeberkreis des Teubner-Verlags Prof. Dr. Appelrath, Prof. Dr. Waldschmidt und Prof Dr. Richter. Mein besonderer Dank gilt auch Frau Christiane Hamel-Siebdrat für die Eingabe des Manuskripts in das Textsystem, Herrn Friedhelm Meiß für die An fertigung der Bilder, meinem Kollegen Dr. Ulrich Frank, der bei Problemen mit dem Textsystem jederzeit mit Rat und Tat behilflich war, sowie den zahlreichen Korrekturlesern aus dem Kollegen-und Bekanntenkreis. Das Buch stellt den Versuch einer Zwischenbilanz der Forschung dar, die sich in den letzten Jahren mit den Problemen der Datenhaltung in CAD-Systemen für den Entwurf hochintegrierter Schaltungen auseinandergesetzt hat. Da diese Forschungsarbeiten andauern, kann es sich nur um eine Zwischenbilanz handeln, die vorzunehmen aber meiner Ansicht nach sinnvoll ist, da inzwischen eine große Vielfalt von Lösungsansätzen existiert, ohne daß schon erkennbar ist, welche sich in der Praxis letztlich als tragfähig erweisen werden. Das Buch stellt weiterhin den Versuch dar, eine Grundlage für das gegenseitige Verständnis der beiden Entwicklergruppen zu legen, die zur Lösung der Probleme beitragen müssen, nämlich die Entwickler von Entwurfswerkzeugen einerseits und die Entwickler vonDatenbanksystemen andererseits.
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Ein zentraler Begriff der Informatik ist der Begriff des Algorithmus. Wir haben bereits in Band I dieses Grundkurses die Programmiersprache Modula-2 kennengelernt, die wir zum Schreiben von Programmen und damit - mehr oder weniger intuitiv - zur formalen Beschreibung von Algorithmen benutzt haben. In diesem Kapitel soll der Begriff des Algorithmus näher beleuchtet werden. Wir werden ihn hier nicht präzise definieren, denn es gibt eine Viel zahl gleichberechtigter, formaler Möglichkeiten, dies zu tun (s. Band IV dieses Grundkurses), aber wir werden uns mit dem Entwurf, den Darstellungsmög lichkeiten und wichtigen Eigenschaften von Algorithmen beschäftigen. Ganz allgemein dienen Algorithmen dazu, durch zielgerichtetes Handeln Probleme zu lösen. Ein Algorithmus legt in exakter, unmißverständlicher Weise fest, wie man für ein vorgelegtes Problem zu einer Lösung des Problems kommt, und wir beschreiben dies durch die folgende, vage Charakterisierung (eine genauere Beschreibung der Eigenschaften von Algorithmen folgt später): Ein Algorithmus ist ein exaktes Verfahren zur Lösung eines Problems. 2.1.1 Beobachtungen zu Algorithmen Mit einer Vielzahl von Algorithmen wird jeder bereits frühzeitig in seinem Leben - unabhängig von der Informatik - konfrontiert. Als Beispiele für Prob leme, die algorithmisch lösbar sind, kann man nennen: Binden eines Schnürsenkels oder einer Krawatte, Multiplikation zweier natür licher Zahlen, Bedienung eines Fahrkartenautomaten, Auswechseln von Zündkerzen, etc.