Hamlet: So rings umstrickt mit Bubereien.jing. Eh ich noch den Prolog dazu gehalten. Mein Kopj das Spiel schon an. Hamlet (V. Akt. 2. Szene) Die Programmierung nebenlaufiger, verteilter und echtzeitabhangiger Systeme erlangt zunehmende Bedeutung nieht nur in der Informatik, sondern vor allem auch in zahlreichen Anwendungsbereiehen. Urspriinglich muBte man sich mit ihr nur beim Betriebssystembau und etwas spater auch in der ProzeBdatenverarbei­ tung beschaftigen. Heute ist sie aufgrund neuartiger Rechnerarchitekturen und der Verwendung von Rechnernetzen in der Telekommunikation, in der Produk­ tionstechnik und in der Btiroautomation flir viele andere Gebiete wiehtig gewor­ den. Es liegt deshalb nahe, ihre grundlegenden Konzepte, Methoden und Tech­ niken im Zusammenhang darzustellen. Das vorliegende Buch entstand aus Unterlagen zu Vorlesungen und Kursen, die wir getrennt und gemeinsam an den Technischen Universitaten Berlin und Mtinchen gehalten haben. Genau wie diese Lehrveranstaltungen sowohl fUr ktinftige Informatiker als auch flir ktinftige Ingenieure gedacht waren, richtet sich auch dieses Buch an beide Zielgruppen. Inhalt, Aufbau und Darstellungs­ weise dieses Buches setzen daher nur Programmiererfahrung, aber keine spe­ ziellen Kenntnisse theoretischer Methoden der Informatik voraus. Wer heute ein nebenlaufiges, verteiltes oder gar echtzeitabhangiges System programmieren will, sieht sich typischerweise in einer zwiespaltigen Situation.

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InhaltsangabeProlog.- 0 Motivation.- A: Strukturen nebenläufiger Programmsysteme.- 1 Nebenläufigkeit.- 1.1 Zusätzliche Eigenschaften von Algorithmen.- 1.1.1 Verzicht auf Sequentialität.- 1.1.2 Verzicht auf Determinismus.- 1.1.3 Nebenläufigkeit, Nichtdeterminismus, Nichtdeterminiertheit.- 1.2 Prozesse.- 1.2.1 Kooperierende und konkurrierende Prozesse.- 1.2.2 Synchronisation und Kommunikation.- 2 Modularität.- 2.1 Module.- 2.2 Modularten.- 2.2.1 Abstrakte Datenstrukturen.- 2.2.2 Abstrakte Datentypen.- 2.2.3 Generische abstrakte Datentypen.- 2.3 Modularität in Modula-2.- 2.4 Modularität in Ada.- 3 Prozeßbeschreibung.- 3.1 Ablauforientierte Prozeßbeschreibung.- 3.1.1 Prozeßablösung.- 3.1.2 Koroutinen.- 3.1.3 Nebenläufige Blöcke.- 3.1.4 Prozeßabzweigung.- 3.2 Prozeßdeklaration.- 3.2.1 Prozesse in PEARL.- 3.2.2 Prozesse in Ada.- B: Abwicklung von Prozessen.- 4 Prozeßverwaltung.- 4.1 Betriebsmittel für Prozesse.- 4.2 Zuteilung eines Prozessors.- 4.2.1 Zustandsübergänge von Prozessen.- 4.2.1.1 Verwaltungsarbeiten bei Zustandsübergängen.- 4.2.2 Zustandsübergänge in PEARL.- 4.3 Planung.- 4.3.1 Planungskriterien.- 4.3.2 Planung im prozessorbeschränkten System.- 4.3.2.1 Einplanung nach Wartezeit.- 4.3.2.2 Einplanung nach Laufzeit.- 4.3.2.3 Zyklische Einplanung.- 4.3.2.4 Mehrstufige Warteschlangen.- 4.3.3 Berücksichtigung zusätzlicher Betriebsmittel.- 5 Unterbrechungen.- 5.1 Unterbrechungsarten.- 5.2 Asynchrone Unterbrechungen.- 5.2.1 Beispiel der Unterbrechungsbehandlung beim MC 68000.- 5.2.2 Unterbrechungsbehandlung in PEARL.- 5.2.3 Unterbrechungsbehandlung in Ada.- 5.3 Ausnahmebedingungen.- 5.3.1 Ausnahmebehandlung mit konventionellen Sprachmitteln.- 5.3.2 Ausnahmebehandlung mit speziellen Sprachmitteln.- 5.3.3 Ausnahmebehandlung in PEARL.- 5.3.4 Ausnahmebehandlung in Ada.- 6 Echtzeitabhängigkeit.- 6.1 Echtzeitbetrieb.- 6.2 Zeitbedingungen.- 6.2.1 Technische Prozesse.- 6.2.2 Verarbeitung von Prozeßdaten.- 6.2.3 Maximale Antwortzeiten.- 6.2.3.1 Beispiel einer Meßwerterfassung.- 6.2.3.2 Beispiel einer Paketverteilanlage.- 6.3 Zeitgerechte Einplanung.- 6.3.1 Planung für Einprozessorsysteme.- 6.3.2 Planung für Mehrprozessorsysteme.- 6.4 Zeitangaben in Programmen.- 6.4.1 Zeitangaben in PEARL.- 6.4.2 Zeitangaben in Ada.- 6.5 Zeitüberwachung.- C: Abhängigkeiten zwischen Prozessen.- 7 Synchronisation.- 7.1 Synchronisationsbedarf.- 7.1.1 Vermeiden von Nichtdeterminiertheit.- 7.1.2 Vermeiden von Inkonsistenz.- 7.1.3 Gewährleisten einer logischen Abfolge.- 7.2 Synchronisationsarten.- 7.2.1 Einseitige Synchronisation.- 7.2.2 Mehrseitige Synchronisation.- 7.3 Typische Synchronisationsprobleme.- 7.3.1 Betriebsmittelnutzung.- 7.3.2 Leser und Schreiber.- 7.3.3 Speisende Philosophen.- 8 Petri-Netze.- 8.1 Petri-Netze ohne Marken.- 8.1.1 Kanal-Instanz-Netze.- 8.1.2 Netzmorphismen.- 8.2 Petri-Netze mit Marken.- 8.2.1 Stellen-Transitions-Netze.- 8.2.2 Beispiele für die Synchronisation in Petri-Netzen.- 8.2.2.1 Produzenten und Konsumenten.- 8.2.2.2 Leser und Schreiber.- 8.2.2.3 Speisende Philosophen.- 8.2.3 Petri-Netze mit unterscheidbaren Marken.- 9 Verklemmungen.- 9.1 Ursachen für Verklemmungen.- 9.2 Verklemmungsvermeidung durch Regeln.- 9.3 Verklemmungsvermeidung durch Bedarfsanalyse.- 9.4 Verklemmungserkennung.- D: Kommunikation über gemeinsame Variablen.- 10 Schloßvariablen.- 10.1 Gegenseitiger Ausschluß mit Schloßvariablen.- 10.2 Schloßalgorithmen mit unteilbaren Operationen.- 10.3 Schloßalgorithmen ohne spezielle Operationen.- 10.3.1 Schloßalgorithmen für zwei Prozesse.- 10.3.1.1 Lösungsansatz 1.- 10.3.1.2 Lösungsansatz 2.- 10.3.1.3 Lösungsansatz 3.- 10.3.1.4 Lösungsansatz 4.- 10.3.1.5 Lösungsansatz 5.- 10.3.1.6 Lösungsansatz 6.- 10.3.1.7 Lösungsansatz 7.- 10.3.2 Schloßalgorithmen für eine beliebige feste Prozeßzahl.- 10.3.2.1 Lösungsansatz 1.- 10.3.2.2 Lösungsansatz 2.- 10.3.2.3 Lösungsansatz 3.- 10.4 Aktives Warten und andere Probleme.- 11 Semaphore.- 11.1 Synchronisation mit Semaphoren.- 11.1.1 Gegenseitiger Ausschluß mit Semaphoren.- 11.1.2 Einseitige Synchron