Riassunto:
MuPAD ist das Computeralgebra-System des Instituts fur Automatisierung und Instrumentelle Mathematik (AUTOMATH) an der Universitat Paderborn. Mu- PAD wurde als paralleles System entworfen. Der AnstoB zu Entwurf und Implementation von MuPAD entsprang dem Wunsch, unsere Algorithmen zur Untersuchung der gruppentheoretischen Struktur nicht- linearer Systeme effizient und schnell zu handhaben. MuPAD ist jedoch diesem ursprunglichen Ziel sehr schnell entwachsen und wurde deshalb als universelles Sy- stem fUr den Umgang mit allgemeinen mathematischen Sachverhalten entwickelt. MuPAD hatte zwei Entwicklungsziele. Zum erst en wollten wir ein Werkzeug fur den effizienten Umgang mit groBen Datenmengen schaffen. Dieses Ziel wurde durch die speziellen Probleme unserer Forschungsarbeiten im Bereich der nichtli- nearen Systeme, welche mitunter Datenmengen von mehreren Gigabyte erzeugen, motiviert. Dieses Entwicklungsziel konnte nur dadurch verwirklicht werden, daB MuPAD als paralleles Computeralgebra-System entwickelt wurde. Der Einfach- heit halber, und weil wir ein breites Nutzerprofil abdecken wollten, wurde Mu- PAD zuerst auf der Basis der Rechnerarchitektur einer Shared-Memory-Maschine entwickelt. Fur Maschinen mit anderen Architekturen werden spezielle Interfa- ces, die eine Shared-Memory-Maschine simulieren, bereitgestellt. Daneben gibt es eine sequentielle MuPAD-Version, welche trotzdem im Bereich ihrer Hochsprache auch uber parallele Programmkonstrukte verfugt. In dieser sequentiellen Version ist die Ausfuhrung von Anweisungen in einem parallelen Block dem Zufallsprin- zip unterworfen, urn so auch auf sequentiellen Maschinen einen logischen Test fur die Ausfuhrung paralleler Programme teilweise zu ermoglichen. Die sequentielle MuPAD-Version ist Gegenstand dieses Handbuchs. Das zweite wesentliche Entwicklungsziel entsprang dem Wunsch, daB zukunftige MuPAD-Versionen die Basis eines lernfiihigen Systems darstellen sollten.
Contenuti:
1 Einführung.- 2 Tutorial.- 2.1 MuPAD: Eine Beispielsitzung.- 2.1.1 Einfache Arithmetik.- 2.1.2 Zahlentheorie.- 2.1.3 Wurzeln und transzendente Funktionen.- 2.1.4 Ausdrücke und Bezeichner.- 2.1.5 Der Sequenzoperator $.- 2.1.6 Datentypen.- 2.1.7 Datenstrukturen.- 2.1.8 Evaluierung.- 2.1.9 Programmierung.- 2.1.10 Ein- und Ausgabe, Dateien, Texte.- 2.1.11 Fehlersuche und Debugger.- 2.1.12 Underline-Funktionen und Funktionsumgebungen.- 2.1.13 Manipulation von Programmen.- 2.1.14 Tips und Tricks.- 2.1.15 Programmierbeispiele.- 3 Sprachelemente und ihre Funktionalität.- 3.1 Einführung.- 3.1.1 Interaktive Eingaben.- 3.1.2 Der History-Mechanismus.- 3.1.3 System-Initialisierung.- 3.1.4 Sprachelemente.- 3.2 Evaluierung.- 3.2.1 Ausdrücke.- 3.2.2 Evaluierung von Ausdrücken.- 3.2.3 Evaluierung von Anweisungen.- 3.2.4 Steuerung der Substitution.- 3.2.5 Beeinflussung der Evaluierung.- 3.3 Datentypen.- 3.3.1 Typisierung.- 3.3.2 Numerische Typen.- 3.3.3 Bezeichner.- 3.3.4 Zeichenketten.- 3.3.5 NIL.- 3.3.6 Leere Objekte.- 3.3.7 Boolesche Konstanten.- 3.3.8 Numerische Konstanten.- 3.3.9 Listen.- 3.3.10 Mengen.- 3.3.11 Tabellen.- 3.3.12 Felder.- 3.3.12.1 Teilfelder.- 3.3.12.2 Operanden eines Feldes.- 3.3.13 Ausdrücke.- 3.3.14 Funktionsumgebungen.- 3.3.14.1 Evaluierung.- 3.3.14.2 Ausgabe.- 3.4 Operatoren.- 3.4.1 Mathematische Operatoren.- 3.4.2 Die Operatoren mod und div.- 3.4.3 Relationale Operatoren.- 3.4.4 Logische Operatoren.- 3.4.5 Bereiche und Sequenzen.- 3.4.5.1 Ausdruckssequenzen.- 3.4.5.2 Der Bereichsoperator.- 3.4.5.3 Der Sequenzoperator.- 3.4.6 Selbstdefinierte Operatoren.- 3.4.7 Mengenoperatoren.- 3.4.8 Der Konkatenationsoperator.- 3.4.9 Priorität der unären und binären Operatoren.- 3.5 Anweisungen.- 3.5.1 Anweisungssequenzen.- 3.5.2 Zuweisungen.- 3.5.2.1 Zuweisungen an Bezeichner.- 3.5.2.2 Zuweisungen an zusammengesetzte oder indizierte Bezeichner.- 3.5.3 Die if-Anweisung.- 3.5.4 Die case-Anweisung.- 3.5.5 Die f or-Schleife.- 3.5.5.1 Durchlaufen eines Wertebereiches.- 3.5.5.2 Durchlaufen der Operandenliste.- 3.5.6 Die while-Schleife.- 3.5.7 Die repeat-Schleife.- 3.5.8 Die Befehle next und break.- 3.5.9 Der quit-Befehl.- 3.5.10 Anweisungen als Ausdrücke.- 3.6 Prozeduren.- 3.6.1 Der Prozedurrumpf.- 3.6.2 Parameterübergabe.- 3.6.2.1 Auswertung der aktuellen Parameter.- 3.6.2.2 Zugriff auf die Übergabeparameter.- 3.6.3 Lokale Variable — Scope-Regeln.- 3.6.4 Environment-Variablen.- 3.6.5 Optionen.- 3.6.5.1 Option hold.- 3.6.5.2 Option remember.- 3.6.6 Operanden einer Prozedur definition.- 3.6.7 Zuweisungen an Prozedurdefinitionen.- 3.7 Parallelität.- 3.7.1 Mikroparallelität.- 3.7.1.1 Die parallele for-Schleife.- 3.7.1.2 Parallele und sequentielle Blöcke.- 3.7.1.3 Private-Variable.- 3.7.1.4 Abbruch paralleler Anweisungen.- 3.7.1.5 Parallele Konstrukte in der sequentiellen MuPAD-Version.- 3.7.2 Makroparallelität.- 3.7.2.1 Netz-Variable.- 3.7.2.2 Queues.- 3.7.2.3 Die “work“-Queues.- 3.7.2.4 Pipes.- 3.7.2.5 Die Funktion topology.- 3.8 Direkte Verwendung interner Systemfunktionen.- 3.9 Manipulation von Objekten beliebiger Datentypen.- 3.9.1 Ausdruckstypen und Datentypen.- 3.9.2 Die Funktionen type, cattype und testtype.- 3.9.3 Die Funktionen nops und op.- 3.9.4 Die Funktion subsop.- 3.9.5 Die Funktionen subs und subsex.- 3.9.6 Manipulation von Anweisungen und Programmen.- 3.10 Der History-Mechanismus.- 4 Debugging in MuPAD.- 4.1 Interaktion zwischen Debugger und Benutzer.- 4.2 mdx: Das X-Frontend des MuPAD-Debuggers.- 4.2.1 Befehlsbeschreibung.- 4.2.2 Befehlssyntax.- 5 Grafik.- 5.1 Das Benutzermodell der MuPAD-Grafik.- 5.2 VCam — Benutzeroberfläche der MuPAD-Grafik.- 5.2.1 Das Basisfenster.- 5.2.2 Das Grafikmanipulationsfenster.- 5.2.2.1 Beschreibung einer 3D-Szene.- 5.2.2.2 Beschreibung einer 2D-Szene.- 5.2.3 Das Save-Fenster.- 5.2.4 Das Default-Fenster.- 5.2.5 Das Zoom-Fenster.- 5.2.6 Das Perspective-Fenster.- 6 Benutzerschnittstellen.- 6.1 XMuPAD.- 6.1.1 Das Textfenster.- 6.1.1.1 Eingabe.- 6.1.1.2 Besonderheiten.- 6.1.2 Buttons im Basisfenster.- 6.1.2.1 Quit-Button.- 6.1.2.2 Interrupt-Button.- 6.1.2.3 Status-Button.- 6.1.2.4 Settings-Button.- 6.1.2.5 Tools-Button.- 6.1.3 Sonderfälle — Abweichungen von MuPAD.- 6.1.3.1 UNIX Shell-Kommando.- 6.1.3.2 User Interrupt.- 6.1.3.3 Ausführung von textinput.- 6.2 HyTEX.- 6.2.1 HyTEX-Fenster.- 6.2.1.1 Statische Buttons.- 6.2.1.2 Dynamische Buttons.- 6.2.1.3 Help-Seiten.- 6.3 MacMuPAD — MuPAD auf dem Macintosh.- 6.3.1 Dokumente und Windows.- 6.3.2 Menüs.- 6.3.2.1 Das File-Menü.- 6.3.2.2 Das Edit-Menü.- 6.3.2.3 Das Search-Menü.- 6.3.2.4 Das Session-Menü.- 6.3.2.5 Das Windows-Menü.- 6.3.3 Dateinamen.- 7 Überblick über die MuPAD Funktionen.- 7.1 Einleitung.- 7.1.1 Der Help-Mechanismus in MuPAD.- 7.1.2 Die Syntax der Help-Seiten.- 7.1.3 Fehlerbeschreibungen.- 7.2 Help-Dateien.- abs.- anames.- append.- args.- array.- bool.- built_in.- bytes.- cattype.- ceil.- contains.- debug.- diff.- DIGITS.- error.- ERRORLEVEL.- eval.- evalassign.- EVAL_STMT.- expand.- fact.- fclose.- finput.- float.- floor.- fopen.- fprint.- frac.- ftextinput.- func_env.- global.- help,?.- history.- history.- hold.- ifactor.- igcd.- igcdex.- ilcm.- input.- isprime.- ithprime.- last, %.- level.- level.- LIB_PATH, READ_PATH, WRITE_PATH.- load.- loadlib.- loadproc.- map.- max.- MAXLEVEL.- min.- nextprime.- nops.- null.- numdivisors.- op.- phi.- plot2d.- plot3d.- PRETTY_PRINT.- primedivisors.- print.- PRINTLEVEL.- protocol.- random.- read.- readpipe.- readqueue.- reset.- return.- round.- rtime.- sign.- Strien.- strmatch.- subs.- subsex.- subsop.- substring.- system.- table.- tbl2text.- testtype.- text2expr.- text2tbl.- text21ist.- textinput.- TEXTWIDTH.- time.- topology.- trace.- traperror.- trunc.- type.- val.- write.- writepipe.- writequeue.- A Tabellen.- B PARI.- C Die MuPAD-Syntax in BNF.- D Plot-Befehle der Farbgrafiken.
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