Datenverarbeitung für Ingenieure, 1973
des Maschinenbaus und der Elektrotechnik

Die Datenverarbeitung hat sich im Laufe weniger Jahre von einem Spezialfach zu einem Grund­ lagenfach entwickelt. Jeder Ingenieur muß während seines Studiums in dieses wichtige Gebiet eingeflihrt werden. Neben dieser Einführung für alle Ingenieure werden an den Universitäten und Fachhochschulen Informatik-Studiengänge angeboten, die dieser in rascher Entwicklung begriffenen, in Lehre und Anwendung gleich wichtigen Fachrichtung Rechnung tragen. Dieses Lehrbuch ist eine Einführung in die Datenverarbeitung als Grundlagenfach für Ingenieur­ studenten und Ingenieure der Praxis. Darüber hinaus kann das Buch auch als Grundlage für den anwendungsbezogenen Studiengang Ingenieur-Informatik benutzt werden. Nach einer knapp gehaltenen Einführung, in der vorwiegend Begriffe bereitgestellt werden, folgt eine Beschreibung der Hardware in dem Maße, wie es für diejenigen Ingenieure, die vorwiegend an der Software interessiert sind, erforderlich ist. Schwerpunkt des Buches ist das Programmie­ ren im weitesten Sinne. Nach grundlegenden Ausführungen zu den beiden Gebieten Programmiersprachen und Pro­ grammieren wird ein Einblick in Maschinen- und Assemblierersprachen gegeben. Im 3. Kapitel werden die drei problemorientierten Sprachen FORTRAN, ALGOL und PLII so weit vorge­ tragen, wie es im allgemeinen in einem Programmierkurs geschieht. Die drei Sprachen werden vom Aufbau her ähnlich vorgestellt, zum Teil werden die gleichen Beispiele behandelt, so daß derjenige Leser, der sich bisher nur mit einer Sprache befaßt hat, einen überblick über den Auf­ bau und die Struktur der beiden anderen Sprachen erhält und gleichzeitig in die Lage versetzt wird, diese Sprachen, wenn sie ihm begegnen, hinreichend zu verstehen.

1. Einführung.- 1.1. Zielsetzung der Datenverarbeitung.- 1.2. Grundbegriffe der Informationsverarbeitung.- 1.3. Zahlensysteme und -darstellungen.- 1.4. Programmiersprachen.- 1.5. Historischer Rückblick.- 1.6. Ausblick.- 2. Technik einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage.- 2.1. Verknüpfungsglieder.- 2.1.1. Theorie der Verknüpfungsglieder.- 2.1.2. Technische Verwirklichung der Verknüpfungsglieder.- 2.2. Speicherglieder.- 2.2.1. Speichermedien.- 2.2.2. Speicherglied aus Ringkernen.- 2.2.3. Flipflop-Speicherglied.- 2.3. Zentraleinheit.- 2.3.1. Zentralspeicher.- 2.3.2. Prozessor.- 2.3.3. Ein-/Ausgabe-Werk und Bedienungselement.- 2.4. Periphere Geräte.- 2.4.1. Periphere Ein-/Ausgabegeräte für maschinenlesbare Datenträger.- 2.4.2. Periphere Ein-/Ausgabegeräte für visuell und maschinenlesbare Datenträger.- 2.4.3. Periphere Speicher.- 3. Programmierung von DVA.- 3.1. Vorbereitende Aufgaben zur Erstellung eines Programms.- 3.2. Programmierungsarten und –hilfen.- 3.2.1. Internprogramme.- 3.2.2. Assembliererprogramme.- 3.2.3. Programmiersprachen und Kompilierer.- 3.2.4. Betriebssysteme.- 4. Problemorientierte Sprachen.- 4.1. Einführung in FORTRAN.- 4.1.1. Konstanten. Variablen.- 4.1.2. Ausdrücke.- 4.1.3. Ergibtanweisungen.- 4.1.4. Steueranweisungen.- 4.1.5. Anweisungen für die Eingabe und Ausgabe.- 4.1.6. Prozeduren und Unterprogramme.- 4.1.7. Weitere FORTRAN-Statements.- 4.1.8. Abschließendes Programm-Beispiel.- 4.2. Einführung in ALGOL.- 4.2.1. Elemente der Sprache.- 4.2.2. Arithmetische Ausdrücke und Anweisungen.- 4.2.3. Einfache Ein- und Ausgabeoperationen.- 4.2.4. Programmaufbau.- 4.2.5. Logische Ausdrücke und Vergleiche.- 4.2.6. Vereinbarung und Anwendung von Feldern.- 4.2.7. Aufbau von Schleifen.- 4.2.8. Ausgabe von Zeichen.- 4.2.9. Programm zur Berechnung von Mittelwert und Streuung.- 4.2.10. Unbedingte und bedingte Anweisungen.- 4.2.11. Prozeduren.- 4.2.12. Blockstruktur.- 4.2.13. Verteiler.- 4.2.14. Ein Programm für die Berechnung statischer Größen.- 4.2.15. Berechnung der Biegelinie eines elastisch gebetteten Trägers.- 4.3. Einführung in PL/I.- 4.3.1. Verarbeitung arithmetischer Daten.- 4.3.2. Programmsteuerungsanweisungen.- 4.3.3. Verarbeitung von Kettendaten.- 4.3.4. Reihenweise Ein- und Ausgaben.- 4.3.5. Datengruppierungen.- 4.3.6. Eingefügte Funktionen.- 4.3.7. Blockstruktur. Programmablaufsteuerung. Speicherplatzzuweisung.- 5. Probleme beim Einsatz eines Digitalrechners.- 6. Drei ausgewählte Anwendungsgebiete der Datenverarbeitung.- 6.1. Lineare Optimierung mit Hilfe des Simplex-Verfahrens.- 6.1.1. Grundlagen und Begriffe.- 6.1.2. Das Austauschverfahren.- 6.1.3. Das Simplexverfahren.- 6.1.4. Das Verfahren für den Digitalrechner.- 6.1.5. Das Rechnerprogramm.- 6.2. Behandlung von Biege- und Knickproblemen.- 6.2.1. Anwendung von Differenzenverfahren.- 6.2.2. Suchverfahren mit Zufallsauswahl.- 6.3. Die Auswertung stochastischer Vorgänge mittels Autokorrelationsfunktion und Leistungsspektrum.- 7. Numerische Steuerungen.- 7.1. Aufbau und Wirkungsweise numerischer Steuerungen.- 7.1.1. Prinzipieller Aufbau von numerischen Steuerungen.- 7.1.2. Geometrischer Aufgabenbereich der numerischen Steuerung.- 7.1.3. Technologischer Aufgabenbereich der numerischen Steuerung (Schaltfunktion).- 7.2. Programmierung von numerischen Steuerungen.- 7.2.1. Manuelle Programmierung von numerischen Steuerungen.- 7.2.2. Maschinelle Programmierung.- 7.2.3. Entwicklungstendenzen. Richtlinien.- 8. Prozeßrechner und ihr Einsatz in technischen Prozessen.- 8.1. Prozeßrechner.- 8.1.1. Hauptmerkmale der Zentraleinheit eines PR.- 8.1.2. Prozeßperipheriegeräte.- 8.1.3. Problematik der Prozeßrechnerprogrammierung.- 8.2. Automatisierung technischer Prozesse durch Einsatz von Prozeßrechnern.- 8.2.1. Prozeßerkennung.- 8.2.2. Verbindung des Prozesses mit der Prozeßrechenanlage.- 8.2.3. Automatisierungskonzept für die Prozeßfiihrung durch den Rechner.- 8.2.4. Geräteumfang und Programmerstellung.- 8.2.5. Test und Inbetriebnahme.- 8.3. Anwendungsbereiche von Prozeßrechensystemen.- 9. Analog- und Hybridrechner.- 9.1. Analogrechner.- 9.1.1. Grundgedanken des Analogrechnens.- 9.1.2. Rechenelemente des Analogrechners.- 9.1.3. Aufbau einer Integriererkette.- 9.1.4. Behandlung von Biegeproblemen.- 9.1.5. Der elastisch gebettete Träger.- 9.1.6. Lösung einer einfachen Differentialgleichung.- 9.1.7. Behandlung der gedämpften Schwingung.- 9.1.8. Darstellungsmaßstäbe.- 9.1.9. Verschiedene Schaltpläne zur Lösung der Schwingungsgleichung.- 9.1.10. Die implizite Technik.- 9.1.11. Die Programmierung von Übertragungsfunktionen.- 9.1.12. Zur Anwendung des Analogrechners in der Chemie.- 9.1.13. Pendelschwingungen.- 9.1.14. Darstellung von Joukowski-Profilen.- 9.2. Hybridrechner.- 9.2.1. Digitale Ergänzungssysteme.- 9.2.2. Hybride Systeme.- Weiterführendes Schrifttum.