Informatik. Eine grundlegende Einführung Teil III: Systemstrukturen und systemnahe Programmierung

Dieser dritte Teil der vierteiligen Einführung in die Informatik behandelt verteilte informationsverarbeitende Systeme und systemnahe Programmierung. Nach den Grundbegriffen verteilter Systeme und den zugrundeliegenden mathematischen Modellen werden elementare Beschreibungstechniken für Systeme, z.B. Petri-Netze und die Hoare'sche Notation für kommunizierende, sequentielle Programme, vorgestellt sowie die Programmierung parallel ablaufender Programme. Weiter werden typische Aspekte der systemnahen Programmierung wie Aufbau und Wirkungsweise von Betriebssystemen besprochen sowie die syntaktischen und semantischen Aspekte der Implementierung von Programmiersprachen. Dabei werden für eine einfache funktionale Sprache beispielhaft ein Übersetzer und ein Interpretierer angegeben.

1. Prozesse, Kommunikation und Koordination in verteilten Systemen.- 1.1 Prozesse.- 1.1.1 Aktionsstrukturen als Prozesse.- 1.1.2 Strukturierung von Prozessen.- 1.1.3 Sequentielle Darstellung von Prozessen durch Spuren.- 1.1.4 Zerlegung von Prozessen in Teilprozesse.- 1.1.5 Aktionen als Zustandsübergänge.- 1.2 Systembeschreibungen durch Mengen von Prozessen.- 1.2.1 Petri-Netze.- 1.2.2 Terme zur Beschreibung von Prozessen.- 1.2.3 Synchronisation und Koordination von Agenten.- 1.2.4 Prädikate über Prozessen.- 1.3 Programmiersprachen zur Beschreibung kommunizierender Systeme.- 1.3.1 Kommunikation durch Nachrichtenaustausch.- 1.3.2 Gemeinsame Programmvariable.- 1.3.3 Sprachmittel für parallele Abläufe.- 1.3.4 Ein-/Ausgabeströme.- 2. Betriebssysteme und Systemprogrammierung.- 2.1 Grundlegende Betriebssystemaspekte.- 2.1.1 Aufgaben eines Betriebssystems.- 2.1.2 Betriebsarten.- 2.1.3 Ein einfaches Betriebssystem für den Stapelbetrieb.- 2.1.4 Ein einfaches Betriebssystem für Multiplexbetrieb.- 2.2 Benutzerrelevante Aspekte von Betriebssystemen.- 2.2.1 Kommandosprache.- 2.2.2 Benutzerverwaltung.- 2.2.3 Zugriff auf Rechenleistung.- 2.2.4 Dateiorganisation und-Verwaltung.- 2.2.5 Übertragungsdienste.- 2.2.6 Zuverlässigkeit und Schutzaspekte.- 2.3 Betriebsmittelzuteilung.- 2.3.1 Rechnerkernvergabe.- 2.3.2 Hauptspeicherverwaltung.- 2.3.3 Zuteilung der Ein-/Ausgabegeräte.- 2.3.4 Betriebsmittelvergabe im Mehrprogrammbetrieb.- 2.3.5 Betriebsmittelzuteilung im Dialogbetrieb.- 2.4 Implementierungstechniken der Systemprogrammierung.- 2.4.1 Das Unterbrechungskonzept.- 2.4.2 Koordination.- 2.4.3 Segmentierung.- 2.4.4 Seitenaustausehverfahren.- 2.4.5 Verschiebbarkeit von Programmen.- 2.4.6 Simultane Benutzbarkeit von Unterprogrammen.- 2.4.7 Steuerung von E/A-Geräten.- 2.5 Betriebssystemstrukturen.- 2.5.1 Betriebssystemstrukturierung.- 2.5.2 Prozeßorientierte Betriebssystemstrukturen.- 3. Interpretation und Übersetzung von Programmen.- 3.1 Lexikalische Analyse von Programmiersprachen.- 3.1.1 Die Vorgruppierabbildung.- 3.1.2 Ein ausführlicheres Beispiel: AS.- 3.1.3 Lexikalische Analyse von AS.- 3.2 Zerteilung von Programmen.- 3.2.1 Abstrakte Syntax.- 3.2.2 Baumdarstellung von AS-Programmen.- 3.2.3 Parsen von AS-Programmen.- 3.3. Kontextbedingungen.- 3.3.1 Kontextbedingungen und Prädikate.- 3.3.2 Kontextbedingungen für die Programmiersprache AS.- 3.3.3 Syntaktische Analyse von AS.- 3.4 Interpretation von Programmiersprachen.- 3.4.1 Semantik.- 3.4.2 Syntax und Semantik.- 3.4.3 Eingabe und Ausgabe.- 3.4.4 Interpretierer.- 3.4.5 Die Kellermaschine: Ein Beispiel für einen Interpreter.- 3.4.6 Ein AS-Interpreter.- 3.5 Allgemeine Bemerkungen zu Interpretern.- 3.5.1 Übersetzer.- 3.5.2 Übersetzung von AS-Programmen in KMS-Programme.- Literaturangaben.- Stichwortverzeichnis.