Grundlagen der Digitaltechnik

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ISBN: 978-3-446-47867-1
Buchangaben: 3. Edition, 01/2024
352 Pages, Flexibler Einband

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Grundlagen der Digitaltechnik

Ein schrittweiser Einstieg in die Grundlagen digitaler Funktionen und Steuerungen

Ausgehend von den logischen Verknüpfungen werden die Grundlagen der Schaltalgebra erläutert und die digitale Schaltungssynthese dargestellt, mit der logische Verknüpfungsschaltungen für Steuerungs- und Rechenzwecke entworfen werden. Durch eine schrittweise Vertiefung, umfangreiche Beispiele sowie über 50 Aufgaben mit Lösungen ist dieses Buch der ideale Begleiter für die Vorlesung, zum selbstständigen Lernen oder zur Vorbereitung auf die Prüfung.

Weitere Themen sind:
- Schaltnetz als Basis-Funktionseinheiten digitaler Schaltungen über Wahrheitstabellen oder Schaltfunktionen
- Flipflop-Typen
- sequentielle Schaltungen
- getaktete Schaltwerke
- Schaltkreisentwicklung mit ihren physikalischen Randbedingungen
- Hardwarefragen

Die dritte Auflage hat eine deutliche Erweiterung erfahren: Wesentliche Punkte sind die Fehlererkennungs- und Korrekturverfahren mit Parity- und CRC-Prüfung, eine Erweiterung der Minimierung mit KV-Diagrammen für Schaltnetze mit schaltbarem Inverter am Ausgang (XOR-Verknüpfung), eine Erweiterung der Anwendungsbeispiele bis zur Arithmetisch-logischen Einheit (ALU) und die Unterstützung der Funktionsüberprüfung mithilfe der Simulation mit Logisim (bewährte kostenfreie Simulationssoftware). Hierzu steht Begleitmaterial im Internet zur Verfügung.

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Customer evaluation for "Grundlagen der Digitaltechnik"

(Geprüfte Bewertung)

From: Arno Römer On: 17 Nov 2024

Beurteilung Grundlagen der Digitaltechnik“ von Gerd Wöstenkühler

Das Buch *Grundlagen der Digitaltechnik“* von Gerd Wöstenkühler ist ein umfassender und gut aufbereiteter Einstieg in die Welt der digitalen Technik. Es richtet sich vor allem an Studierende der Elektrotechnik, Informatik und verwandter Disziplinen sowie an alle, die sich umfassend mit den Grundlagen der Digitaltechnik befassen wollen.

Inhalt und Aufbau

Das Buch ist in übersichtliche Kapitel unterteilt, die systematisch die wesentlichen Konzepte der Digitaltechnik behandeln. Es beginnt mit den grundlegenden Begriffen und mathematischen Grundlagen wie Zahlensysteme, Boolesche Algebra und Logikgatter, die als Fundament für das weitere Buch dienen.
Darauf aufbauend werden wichtige Themen wie Schaltungssynthese und Vereinfachung, Schaltnetze, kombinatorische und sequentielle Logikschaltungen, Speicherelemente und Schaltwerke behandelt.

### Didaktische Qualität

Wöstenkühler hat ein sehr didaktisches Buch geschrieben, das mit klar strukturierten Abschnitten und vielen anschaulichen Abbildungen besticht. Die Lesbarkeit wird durch gut gewählte Zwischenüberschriften und eine klare Sprache unterstützt. Ein weiteres Plus sind die zahlreichen Übungsaufgaben am Ende jedes Kapitels, die dem Leser helfen, das vermittelte Wissen zu festigen und die eigenen Fortschritte zu überprüfen. Diese Übungen sind sowohl für den Selbstlernprozess als auch für die Nutzung im Rahmen von Vorlesungen und Seminaren gut geeignet.

Durch den Hinweis auf die freie Simulationssoftware Logisim und die als Download erhältlichen Übungsbeispiele, ist auch ein praktischer Einstieg in die wichtigen Grundlagen und Grundaschaltungen der Digitaltechnik durchaus möglich.

Kritische Aspekte

Trotz der zahlreichen positiven Aspekte gibt es auch einige kleinere Kritikpunkte. Der Einstieg in die mathematischen Grundlagen könnte für absolute Anfänger, die keine Vorkenntnisse in Mathematik oder Logik mitbringen, etwas zu theoretisch erscheinen. Einige der Formeln und Beweisführungen könnten an bestimmten Stellen klarer erklärt werden, um wirklich alle Leser abzuholen. Insbesondere das Verfahren von Quine Mc Clusky könnte man grafisch anders aufbereiten. Vielleicht wäre es für solche Verfahren möglich ergänzende Hinweise zu Erklärvideos zu verlinken.

Auch der Einsatz von praktischen Softwaretools, etwa zur Simulation von digitalen Schaltungen, wird nur ansatzweise behandelt, was angesichts der zunehmenden Bedeutung solcher Tools in der modernen Ausbildung möglicherweise etwas zu wenig ist. Es wird nur Logisim erwähnt, alternative Ansätze jedoch nicht.
Auch könnte man für Hardware affine Leser mehr auf FPGAs eingehen, da es hier immer mehr, durchaus erschwingliche Experimentierboards auf dem Markt gibt. Die Arbeit mit solchen Boards macht sehr viel Spass und bringt die Theorie somit sehr praxisnah und anwendungsorientiert an den Leser.

Neue Trends und Entwicklungen, wie etwa die Integration von digitalen Systemen in den Bereich der Künstlichen Intelligenz oder moderne Kommunikationstechniken, finden nur bedingt Erwähnung. In einer zunehmend digitalen Welt könnte hier noch ein etwas breiterer Blickwinkel auf neue Technologien und deren Anwendungen von Vorteil sein.

Fazit

Insgesamt ist *„Grundlagen der Digitaltechnik“* von Gerd Wöstenkühler ein äußerst gelungenes Lehrbuch, das eine solide Einführung in die Digitaltechnik bietet. Es ist klar strukturiert, verständlich geschrieben und bietet durch zahlreiche Beispiele und Übungsaufgaben eine gute Basis für das selbstständige Lernen. Besonders Studierende und Technikinteressierte, welche sich mit den Kernprinzipien der Digitaltechnik vertraut machen wollen, werden von diesem Werk profitieren. Lediglich für absolute Einsteiger in Mathematik und Logik könnte der Einstieg etwas herausfordernd sein.

Für alle Leser, welche eine fundierte, umfassende Einführung in die (thoeretische) Digitaltechnik suchen, ist dieses Buch uneingeschränkt zu empfehlen.

Vielen Dank an den Verlag, dass ich für die Testlese - Aktion ausgewählt wurde.

MfG

Dipl. Img. Arno Römer

(Geprüfte Bewertung)

From: Bernhard Engel On: 15 Nov 2024

solider und aktualisierter Einstieg in die Digitaltechnik

Der Aufbau ist didaktisch Schritt für Schritt gut nachvollziehbar aufgebaut und wird mit praktischen Aufgaben und anschaulichen Grafiken sinnvoll ergänzt. Nach meiner Einschätzung braucht es eine entschiedene Neigung zu Themen z. B. der Elektrotechnik oder Informatik und ohne ein besonderes mathematisches und technisches Grundlagenwissen ist dieses Buch für Einsteiger eine Herausforderung.

(Geprüfte Bewertung)

From: Arm Fli On: 10 Nov 2024

Gutes Grundlagenbuch für die Digitaltechnik

Das Buch Grundlagen der Digitaltechnik stellt die Grundlagen der Digitaltechnik gut verständlich vor. Es eignet sich gut für Fachschüler und Studenten, die sich mit Digitaltechnik im Rahmen ihrer Ausbildung befassen müssen. Das Buch weist den Leser schrittweise in die Schaltungen ein und geht dabei von den Grundschaltungen der Digitaltechnik aus. Übungsaufgaben mit Lösungen helfen, das erlernte Wissen zu vertiefen. Ein gutes Buch welches man empfehlen kann.

(Geprüfte Bewertung)

From: Francis Martinek On: 10 Nov 2024

Insgesamt ein Fachbuch mit hohem Inhaltswert

Bristol, 10.11.2024
Sehr geehrtes Team Hanser Fachbuch,
sehr geehrter Herr Prof. Dr. Woestenkuehler,
aus dem Vorwort zur Dritten Auflage, im Zusammenhang mit weiteren inhaltlichen Beiträgen habe ich folgende Absicht dieses Fachbuches abgeleitet:
Mit dem Fachbuch sollen Anwender / Nutzer von "komplexen", "abstrahierenden" softwarebasierten Entwicklungsprogrammen von "komplexen" digitalen Schaltungen mit dem notwendigen Basiswissen über digitale Grundschaltungen versorgt werden, um solche "komplexen" Entwicklungsprogramme "effizienter" nutzen zu können.
Zuerst muss ich einräumen, dass ich "von Haus aus" studierter Maschinenbauer bin und vor wenigen Jahren als Ü50 berufsbegleitend erfolgreich das Masterstudium des Systems Engineering an einer Universität in München - Neubiberg abgeschlossen habe.
Leider muss ich einräumen, dass ich fachlich im Bereich der Digitaltechnik, so wie in ganz vielen anderen Themenfeldern nur über sehr bescheidene bis gar keine Kenntnisse verfüge (Frei nach Sokrates: "Ich weiß, dass ich nichts weiß").
Für diese Testlesung, weil dieses Fachbuch laut Herrn Prof. Dr. Woestenkuehler an Studierende von Bachelorstudiengängen, nicht nur im Studiengang Elektrotechnik, gerichtet ist, sondern auch zum Selbststudium geeignet sein soll, ich mich als quasi "lebenslanger Student" bezeichne, habe ich mich in die Lage eines "Studierenden" versetzt, der "keine Ahnung hat von Digitaltechnik".
Zu meiner Person möchte ich im Kontext zu Fachbüchern anmerken, dass ich ein Freund von Definitionen und ein Freund von "Bildern" bin, welche helfen, "den Platz" eines verständlichen Teilthemas mit dessen Wirkbeziehungen zu anderen Teilthemen eines "komplexeren großen Ganzen" (Big-Picture) in einer Art "Work Breakdown Structure" (WBS) zuzuordnen.
Wie habe ich mir das Fachbuch angeschaut:
Zuerst habe ich mir das Vorwort aufmerksam durchgelesen, um zu verstehen, was Thema, Ziel, Sinn und Zweck sowie Zielgruppe sind.
Der zweite Blick ging in das Inhaltsverzeichnis, um die Überschriften zu lesen (und ein erstes Gefühl für die Thematik bzw. die Methode zu bekommen).
Der Dritte Blick ging in den Glossar bzw. Abkürzungsverzeichnis, um den Informationsgehalt und dessen Aufbau zu verstehen.
Danach habe ich die Augen geschlossen, bin mit meiner 54 jährigen Lebenserfahrung in mich gegangen und habe mir überlegt, wie ich selbst versuchen wollte, ein solches Thema einem solchen Leserkreis näher zu bringen.
Folgendes ist mir dabei aufgefallen:
a.) Das "Big Picture" ("Komplexe, softwarebasierte Entwicklungsprogramme" als "System of Interest" (SoI)) mit einer Art WBS, also die Gesamtschau mit der Herstellung der in diesem Buch vermittelten Grundlagen hätte ich mir im Einführungsteil ganz am Anfang gewünscht.
b.) Da die Grundlagen stark von Kenntnissen der Mathematik abhängen, so hätte ich mir gewünscht, dass die jeweiligen Abkürzungen und Formelzeichen im Abkürzungsverzeichnis nicht alphabetisch sondern nach dem Teilthema aufgeschlüsselt dargestellt worden wären.
c.) Vorwissen. Da Studierende in der Regel über gewisse Vorkenntnisse auf dem Gebiet der Mathematik verfügen müssen (Bringschuld der Studierenden), so würde ich erwarten, dass diese Erwartungshaltung und Benennung der jeweiligen Themenfelder zwar benannt aber im Weiteren auf entsprechende Literatur zu verweisen wäre, um dieses Buch von solchen Grundlagen zu befreien.
Aus meiner Lebenserfahrung kann ich nicht oft genug betonen, wie wichtig es ist, dieses mathematische Vorwissen mitzubringen. Schon der sehr verehrte Mathematiker und Philosoph Carl Friedrich Gauss hat mit seiner Aussage: "Die Mathematik ist die Königin der Wissenschaften, und die Arithmetik ist die Königin der Mathematik." überdeutlich gemacht, was ich sagen möchte. Ohne Beherrschung der Arithmetik als "festes Fundament" bekommt das "Gewerk" Mathematik im weiteren Baufortschritt "Risse in der Struktur". Wie soll jemand die Grundlagen der Digitaltechnik verstehen, wenn mathematische Vorkenntnisse "auf Sand gebaut" sind?
Bei diesem Fachbuch stelle ich mir vor, dass der Schulstoff und die Formelzeichen zu Arithmetik und Algebra bis einschließlich Fachhochschulreife als zwingende Voraussetzung mitzubringen sind, um einen guten Einstieg in dieses Buch zu finden. Insofern ist es wichtig, diesen "Übergabepunkt" zwischen Wissen, das als Vorausgesetzt von Studierenden mitzubringen ist, klar beschrieben ist, um das Verständnis zu gewinnen, warum ein Fachbuch an diesem "Übergabepunkt" ansetzt und von dort weiter fortführt. Somit würde ich neben dem "Big Picture" auch einen Abschnitt ganz vorne erwarten, der Mathematik vermittelt, welches nicht in der Schule gelehrt wird aber für dieses Buch notwendig ist.
d.) Die Brücke von der Mathematik zu den "Grundlagen digitaler Funktionen und Steuerungen" wäre in meinen Augen ein wesentlicher Baustein in einem solch wertvollen Buch, um einen Studierenden zu einem neuen, fachlichen Blickwinkel zu verhelfen.
e.) Ein weiteres Kapitel könnte ich mir vorstellen, welches bspw. "komplexe, softwarebasierte Entwicklungsprogramme" auflistet, kurz beschreibt und durch weitere Erläuterungen und Beispiele ein Gefühl vermittelt wird, warum das Wissen über die Grundlagen der Digitaltechnik gemäß diesem Fachbuch zu einem Effizienzgewinn führt. Dort könnte bspw. auch eine Art Betriebswirtschaftliche Betrachtung herangezogen werden in Form von Kosteneinsparungen bei der Konzeption und dem Design von komplexen Schaltungen.
f.) Was mir auch in dem Buch fehlt, dass ist die kontextbezogene Definition des Ausdruckes "komplex". Bis wann ist auf dem Gebiet der Digitaltechnik bzw. der "Entwicklungswerkzeuge" etwas "nicht komplex" und ab wann wird es "komplex"?
Das wäre soweit alles von meiner Seite.
Von der Anwendung und Nutzung der Begleitsoftware habe ich derzeit abgesehen.
Insgesamt habe ich viele Freude gehabt, mich mit dem Buch auseinanderzusetzen und ich werde meine fachliche Wissenslücke auf diesem Gebiet versuchen zu reduzieren, denn in der Tat, Digitaltechnik ist überall.
Gerne wüsste ich ein solches Buch "in echt" in meinem Bücherregal.
Bei Rückfragen stehe ich Ihnen gerne zur Verfügung.
Mit freundlichen Grüßen auch an die "Brockenbahn".
Francis Martinek, M.Sc.SE
Benediktinerstraße 12
52066 Aachen
FJGT.Martinek@gmail.com
0049 163 202 70 60

(Geprüfte Bewertung)

From: Bodo On: 9 Nov 2024

Gerd Wöstenkühler bietet eine fundierte Einführung in die digitale Schaltungstechnik. Es deckt grundlegende Themen wie Zahlensysteme, Codierungen, logische Schaltungen und Fehlerkorrekturmethoden ab und richtet sich insbesondere an Studierende technischer

Das Buch bietet eine detaillierte Einführung in die Grundlagen digitaler Systeme und ist besonders für Studierende elektrotechnischer Studiengänge geeignet. Es behandelt systematisch verschiedene Aspekte der Digitaltechnik, von Zahlensystemen und Codierungen bis hin zu logischen Schaltungen und Fehlerkorrekturverfahren.

Positive Aspekte:

Didaktisch wertvoll: Das Buch ist didaktisch gut aufgebaut, was vor allem durch klare Erklärungen und die schrittweise Vertiefung der Inhalte unterstützt wird. Viele Grafiken und Tabellen verdeutlichen abstrakte Themen.
Breite Themenabdeckung: Die Themen reichen von den Grundlagen binärer Zahlensysteme bis zu komplexeren Schaltungsdesigns, was es zu einem umfassenden Nachschlagewerk für Digitaltechnik macht.
Praxisorientierte Anwendungen: Die Verknüpfung von theoretischen Grundlagen mit praktischen Anwendungen, wie etwa durch Übungen zur Verwendung von Simulationssoftware wie Logisim, erleichtert den Praxisbezug.
Nützliche Zusatzmaterialien: Auf der Verlagsseite stehen begleitende Materialien zur Verfügung, die Studierende bei der Vertiefung und praktischen Umsetzung der Inhalte unterstützen.
Kritikpunkte:

Eher anspruchsvoll: Für absolute Einsteiger könnte das Buch eine Herausforderung darstellen, da es komplexe Themen voraussetzt und in technischer Sprache gehalten ist.
Theoretische Dichte: Einige Kapitel, besonders zu mathematischen Grundlagen und Fehlerkorrekturverfahren, könnten als theoretisch anspruchsvoll empfunden werden, was intensives Vorwissen erfordert.
Begrenzte Anwendungsfälle: Zwar sind Praxisbeispiele vorhanden, doch könnten noch mehr moderne Anwendungen und aktuelle Entwicklungen in der Digitaltechnik, wie beispielsweise Einblicke in FPGA-Programmierung, ergänzt werden.
Insgesamt ist "Grundlagen der Digitaltechnik" ein fundiertes Werk für Studierende und technikaffine Leser, die vertieft in die digitale Schaltungs- und Systemtechnik einsteigen möchten. Die Kritikpunkte richten sich vor allem an die Zielgruppe und den teils hohen theoretischen Anspruch des Buches, doch für Leser mit technischer Vorbildung bietet es eine solide Grundlage in der Digitaltechnik.

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