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It is always a special honor to chair the European Dependable
Computing C- ference (EDCC). EDCC has become one of the
well-established conferences in the ?eld of dependability in the
European research area. Budapest was selected as the host of this
conference due to its traditions in organizing international
scienti?c events and its traditional role of serving as a meeting
point between East and West. EDCC-5 was the ?fth in the series of
these high-quality scienti?c conf- ences. In addition to the
overall signi?cance of such a pan-European event, this year's
conference was a special one due to historic reasons. The roots of
EDCC date back to the moment when the Iron Curtain fell.
Originally, two groups of scientists from di?erent European
countries in Western and Eastern Europe - who were active in
research and education related to dependability created a - joint
forum in order to merge their communities as early as in 1989. This
trend has continued up to today. This year's conference was the
?rst one where the overwhelming majority of the research groups
belong to the family of European nations united in the European
Union. During the past 16 years we observed that the same roots in
all the professional, cultural and scienti?c senses led to a
seamless integration of these research communities previously
separated ar- ?cially for a long time. EDCC has become one of the
main European platforms to exchange new -
searchideasinthe?eldofdependability.
In den Proceedings zur 5. Internationalen GI/ITG/GMA-Tagung }ber
Fehlerorientierte Rechensysteme in N}rnberg standen Tests, Diagnose
und Fehlerbehandlung als Leitthemen im Mittelpunkt. Allerdings
wurden auch die Themen Zuverl{ssigkeit, Verf}gbarkeit und
Sicherheit in Hard- und Softwaresystemen behandelt. Der Tagungsband
gibt mit eingeladenen und eingereichten Beitr{gen, die von einem
internationalen Programmausschu~ sorgf{ltig ausgew{hlt wurden, eine
]bersicht }ber den Stand der Forschung, Entwicklung und Anwendungen
aller Fehlertoleranz- und Zuverl{ssigkeitsaspekte.
In the last decade of Computer Science development, we can observe
a growing interest in fault-tolerant computing. This interest is
the result of a rising number of appl'ications where reliable
operation of computing systems is an essential requirement. Besides
basic research in the field of fault-tolerant computing, there is
an increasing num- ber of systems especially designed to achieve
fault-tolerance. It is the objective of this conference to offer a
survey of present research and development activities in these
areas. The second GI/NTG/GM~ Conference on Fault-Tolerant Computing
Systems has had a preparatory time of about two years. In March
1982, the first GI conference concerning fault-tolerant computing
systems was held in Munich. One of the results of the conference
was to bring an organiza- tional framework to the FTC community in
Germany. This led to the founding of the common interest group
"Fault-Tolerant Computing Systems" of the Gesellschaft fur
Informatik (GI), the Nachrichtentechnische Gesellschaft (NTG), and
the Gesellschaft fur MeB- und Regelungstechnik (VDI/VDE-GMR) in
November 1982. At that time, it was also decided to schedule a
biannual conference on fault-tolerant computing systems. One of the
goals of this second conference is to strengthen the relations with
the international FTC community; thus, the call for papers was
extended not only to German-speaking countries, but to other
countries as well.
This volume is the record and product of the Summer School on the
Physics and Mathematics of the Nervous System, held at the
International Centre for Theoretical Physics in Trieste from August
21-31, 1973, and jointly organized by the Institute for Information
Sciences, University of Tlibingen and by the Centre. The school
served to bring biologists, physicists and mathemati cians together
to exchange ideas about the nervous system and brain, and also to
introduce young scientists to the field. The program, attended by
more than a hundred scientists, was interdisciplinary both in
character and participation. The primary support for the school was
provided by the Volkswagen Foundation of West Germany. We are
particularly indebted to Drs. G. Gambke, M. -L Zarnitz, and H.
Penschuck of the Foundation for their in terest in and help with
the project. The school also received major support from the
International Centre for Theoretical Physics in Trieste and its
sponsoring agencies, including the use of its excellent facili
ties. We are deeply indebted to Professor A. Salam for his kind co
operation and also to Professor P. Budini, Dr. A. M. Hamende, and
to the many members of the Centre staff whose hospitality and
efficiency con tributed so much to the success of the school. We
are pleased to acknow ledge the generous id and cooperation of the
University of Tlibingen and would like to thank its President, A."
Heutzutage ist es fast schon eine Selbstverstandlichkeit, dass in
immer kurzeren Ab standen neuartige Rechnertypen auf dem Markt
erscheinen. Insbesondere die Mi kroprozessoren haben in den letzten
Jahren eine sturmische Entwicklung erfahren und viele der
Architekturkonzepte, die zunachst den Grossrechnern vorbehalten wa
ren, haben in die Architekturen der Mikroprozessoren Eingang
gefunden. In anderen Worten, viele der grundlegenden Ideen, welche
die Architektur von Rechnern be treffen, existieren schon seit
langer Zeit. Sie haben sich trotz all der Fortschritte im Detail
und in der Rechnertechnologie in erstaunenswerter Weise als
ausserordentlich tragfahig erwiesen. Noch heute spiegeln die
meisten Rechnerarchitekturen die Grundzuge des sogenannten von
Neumannschen Architekturkonzepts wider. Es ist ein Anliegen dieses
Buchs, gerade diese grundlegenden Ideen herauszustellen, und nicht
so sehr, auf die detaillierte Beschreibung heute verbreiteter
Rechnertypen ein zugehen. Deshalb wurde auch auf die Beschreibung
einzelner Mikroprozessoren weitgehend verzichtet. Daruber gibt es
eine umfangreiche Literatur. Dennoch wer den alle wichtigen
Architekturaspekte moderner Mikroprozessoren behandelt. Das Buch
beginnt mit der Erlauterung des Begriffs Architektur. Anschliessend
wer den die wichtigsten Aspekte der Architekturbewertung
angesprochen (Kapitel 1). Die Klassifizierung der gangigsten
Rechnerarchitekturen ist Inhalt von Kapitel 2. Parallelrechner
bilden dabei einen Schwerpunkt. Die ersten beiden Kapitel sollen
zum einen eine Ubersicht uber die Architekturlandschaft vermitteln
und zum ande ren dem Leser das Einordnen von Architekturkonzepten,
wie sie in den folgenden Kapiteln behandelt werden, erleichtern.
Danach wird zunachst der Aufbau der Zentraleinheit eines Rechners
behandelt (Kapitel 3)."
Als vor fast 40 Jahren ein Entwicklungsteam seiner hohen Direktion
das Konzept und Teile einer neuen Rechenanlage vorstellte, machte
das Wort vom "Elefanten" die Runde. Dessen ungeachtet machten sich
einige Entwick- ler bereits Gedanken dariiber, wie man ein "Team"
von etwa vier solchen Elefanten" zusammenbringen konnte, urn die
damals anstehende Aufgabe " einer automatisierten Flugsicherung
bewaJtigen zu konnen. Eine Elefantenherde? Mitnichten - schon
damals gab es "Konzeptionisten", welche den "Elefanten" der auBeren
Dimension nach sehrumpfen sahen. AI- lerdings gab erst die Technik
integrierter Bauteile die Moglichkeit, den Ele- fanten bzw.
Monoprozessor auf einem Chip zu realisieren und ihn damit auf die
ihm gemaB Grosse zu reduzieren: Ein Chip als Ausgangspunkt bzw. als
Einzeller einer neuen Generation von Automaten-Wesen, die sich aus
Tausenden von solchen Einheiten zusammensetzt. Der Vergleieh mit
der Darwin'schen Evolution liegt nahe. Die Natur benotigte einige
Milliarden von Jahren fUr eine entsprechende Entwieklung vom
Einzeller zu hoheren Organismen.
Eine Programmiersprache ist ein Notationssystem, in dem Anweisungen
fur eine Rechenanlage formuliert werden koennen. Sie ist aber
gleichermassen auch ein Werkzeug zur Beschreibung von Problemen und
deren Loesungswegen. Deshalb hat eine neue Programmiersprache immer
dann ihre Berechtigung, wenn sie im Vergleich zum Bestehenden neue,
machtigere Konzepte und adaquatere Abstraktionsmittel anbietet, die
das Loesen von Problemen erleichtern und es erlauben, Loesungen
verstandlicher darzustellen. In den nachsten Kapiteln werden wir
die Elemente der Programmiersprache Modula-2 (MODUlar programming
LAnguage; im folgenden werden wir Modula synonym mit Modula-2
verwenden) im einzelnen vorstellen und den Umgang mit ihnen an
vielen Beispielen vorfuhren. Im folgenden aber sei fur den jenigen,
der bereits Erfahrung mit Programmieren hat, dargelegt, was
Modula-2 gegenuber Pascal beispielsweise an Neuem zu bieten hat.
Das wichtigste neue Abstraktionsmittel der Programmiersprache
Modula-2 ist ihr Modulkonzept. Mit ihm lassen sich Programme in
uberschaubare und voneinander weitgehend unabhangige Teile - in
sogenannte Moduln - gliedern, deren Aufspaltung in Definitions- und
Implementationsteil (Definitionsmodul und Implementationsmodul) ein
separates UEbersetzen ermoeglicht. Diese Moduln koennen in einer
Programmbi bliothek abgelegt werden. In ihrem Definitionsteil wird
von den Details der Real isierung der Modulfunktion abstrahiert. Er
beschreibt, was das Modul leistet, nicht wie.
Dieses Buch ist aus einer Vorlesung flir Studenten der Informatik
hervorgegangen, die in ein regelmassig angebotenes Praktikum in
Systemprogrammierung einfuhren soll. Ziel dieser Vorlesung ist die
Vermittlung grundlegender Methoden der systemnahen Programmierung,
wahrend im Praktikum vor allem der Einsatz einer hoeheren Program-
miersprache fur Probleme der systemnahen Programmierung geubt
werden soll. Kenntnisse in einer hoeheren Programmiersprache,
vorzugsweise Pascal, Modula-2 oder C, werden deshalb vorausgesetzt.
Das Buch richtet sich aber nicht nur an Informatikstudenten,
sondern in erster Linie auch an die Benutzer von Personal
Computern, vor allem an solche, die sich intensiver mit der
Programmierung ihres Rechners befassen wollen, als dies fur die
Erstellung reiner Anwendersoftware noetig ware. Sie koennen
namlich, im Vergleich zu den Benutzern eines grossen Systems, die
vorhandenen Resourcen ihres Rechners gezielter, auf die jeweilige
Anwendung abgestimmt, nutzen. Dazu sind jedoch einige Kenntnisse in
systemnaher Programmierung erforderlich. Bis auf wenige Ausnahmen
habe ich mich bemuht, dem Leser nur vollstandige Pro-
grammbeispiele anzubieten. Deshalb wird er sich zuweilen auch mit
weniger wichtigen Details befassen mussen. Er kann dafur aber
sicher sein, dass die Beispiele lauffahig sind und getestet wurden.
Das Buch gl edert sich in zwei Teile. Teil I soll die
Grundprinzipien der modularen, systemnahen Programmierung
vermitteln und diese an Hand der Behandlung von Ausnahmen
demonstrieren. Teil II befasst sich mit der concurrenten
Programmierung. Dabei steht die Entwicklung und die Modellierung
ganzer Prozess-Systeme im Vordergrund.
Dieses Buch ist aus Vorlesungen hervorgegangen, die der Autor in
den Jahren 1974 - 1979 am Institut fur Informationsverarbeitung der
Universit t Tubingen gehalten hat. Die Vorlesungsreihe stand unter
dern Bemlihen, eine urnfassende Theorie der Leistungsbestirnrnung
komplexer Systeme (insbesondere von Computersystemen) anzubieten.
In diesem Zusarnrnenhang erschien es notwendig, auch auf Fragen und
neuere Ergebnisse der Zuverl ssigkeitstheorie einzugehen. Zuver l
ssigkeit und Verfugbarkeit sind ja wesentliche Aspekte der Leis
tung eines jeden Systems. In Kapitel 2 wird ein nun schon
klassisches Gebiet der Zuverl s sigkeitstheorie behandelt, n lich
die statische oder auch fehler maskierende Redundanz. Sodann wird
an Hand von Beispielen erl u tert, was unter einem fehlertoleranten
System zu verstehen ist (Kapitel 3). Als Beispiel dienen uns
Mehrrechnersysteme (multi processing systems). Es liegt nahe, die
Kornrnunikationsstruktur sol cher Systeme, wie auch die der
Nachrichtentechnik, durch Graphen zu beschreiben. Die Bestirnrnung
ihrer Zuverl ssigkeit wird uns des halb auf Optimierungsaufgaben
aus der Graphentheorie fuhren und insbesondere mit Problemen der
Algorithmen- und Komplexitatstheorie konfrontieren. Eine, im
Hinblick auf Fehlertoleranz besonders wich tige Eigenschaft der
Mehrrechnersysteme ist ihre prinzipielle F higkeit zur
Selbstdiagnose. Mit ihr werden wir uns anschlieBend befassen.
Selbstdiagnose kennt man zwar von jeher bei biologischen und
sozi06konomischen Systernen, in technologischen Systemen lieB sie
sich jedoch bisher kaurn verwirklichen, da sie ein intelligen tes
Systemverhalten voraussetzt. Diese Situation hat sich mit dem
Erscheinen des Mikropro essors grundlegend ge ndert. Fur die Ent
wick lung zukunftiger Computersysteme werden Fehlertoleranz und
Selbstdiagnose zweifellos eine irnrner gr6Bere Bedeutung erlangen."
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