《计算机系统结构》大作业
《计算机系统结构》大作业
介绍并行算法与并行程序设计
及它们的不足及发展趋势
专业计算机科学与技术(软件工程)
指导教师
班级计Y09
学号 2009004003
姓名
日期 2012年 4月17日
计算机学院
摘要：并行算法是并行计算中非常重要的问题。这篇报告首先简要介绍并行计算，然后主要讨论并行算法研究中的问题和今后的方向，最后阐述并行计算研究中存在的问题以及今后面临的挑战。并行算法研究应该确立一个“理论－设计－实现－应用”的系统方法，形成一个完善的“架构—算法—编程”方法论，这样才能保证并行算法不断发展并变得更加实用。再结合例子进而介绍并行算法的基本原理，给并行算法下一个基本的定义，对并行算法进行了相关的介绍；接着根据目前并行算法的应用，提出了在计算机系统结构中以并行算法为基础的一些并行程序设计的应用，比较了目前流行的并行程序设计的方法，并通过比较指出它的不足以及并行程序设计在未来的发展趋势和前景。
关键词：计算机系统结构并行算法并行程序设计
引言
并行计算机从70年代的开始，到80年代蓬勃发展和百家争鸣，再到90年代体系结构框架趋于统一，近年来其快速发展，并行机技术日趋成熟。首先是市场的需求，一直是推动并行计算机发展的主要动力，大量实际应用部门，如天气预报、核武器、石油勘探、地震数据处理、飞行器数值模拟以及其他大型事务处理等，都需要每秒执行数十万亿次乃至数百万亿此浮点运算的计算机，基于这些应用问题本身的限制，并行计算是满足它们的唯一可行途径。
使用多计算机进行并行程序设计，它们之间的通信是通过发送消息来完成的，所以消息传递需要并行程序设计。并行程序设计使用多计算机或多个内部处理器的计算机来求解问题，它比使用单台计算机的计算速度要快得多。并行程序设计也为求解更大规模的问题提供了机会，前面所述问题需要更多的计算步或更大存储容量需求，并行程序设计以并行算法为核心，能满足这要求，因为多计算机和多处理机系统通常比单计算机有更大的总存储容量。
1并行算法的原理
1.1为什么要做并行计算？
人类对计算及性能的要求是无止境的从系统的角度：集成系统资源，以满足不断增长的对性能和功能的要求；从应用的角度：适当分解应用，以实现更大规模或更细致的计算
1.2并行算法的基本原理
并行计算（Parallel Computing）是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程。并行计算的主要目的是快速解决大型且复杂的计算问题。此外还包括：利用非本地资源，节约成本―使用多个“廉价”计算资源取代大型计算机，同时克服单个计算机上存在的存储器限制。传统地，串行计算是指在单个计算机（具有单个中央处理单元）上执行软件写操作。CPU 逐个使用一系列指令解决问题，但其中只有一种指令可提供随时并及时的使用。并行计算是在串行计算的基础上演变而来，它努力仿真自然世界中的事务状态：一个序列中众多同时发生的、复杂且相关的事件。
简单的说，算法就是求解问题的方法和步骤。并行算法，就是在并行机上用很多个处理器联合求解问题的方法和步骤。实际上，在自然界中并行是客观存在的普遍现象，关键问题在于能不能很好的利用。由于人们的思维能力以及思考问题的方法对并行不太习惯，且并行算法理论不成熟，所以总是出现了需求再来研究算法，不具有导向性，同时实现并行算法的并行程序性能较差，往往满足不了人们的需求。并行算法的研究历史可简单归纳为：上世纪70到80年代，并行算法研究处于高潮；到上世纪90年代跌入低谷；目前，又处于研究的热点阶段。现在，人们已经可以自己搭建PC cluster，利用学习到的理论知识来解决实际问题，不再是纸上谈兵，这也为我们提供了新的机遇和挑战。并行算法就是用多台处理机联合求解问题的方法和步骤，其执行过程是指将给定的问题首先分解成若干个尽量相互独立的子问题，然后使用多台计算机同时求解它，从而最终求得原问题的解。并行算法是并行计算中一个非常重要的问题。并行算法的研究应该确立一个“理论－设计－实现－应用”的系统方法，形成一个完善的“架构—算法—编程” 方法论，这样才能保证并行算法不断发展并变得更加实用。简单的说，算法就是求解问题的方法和步骤。并行算法，就是在并行机上用很多个处理器联合求解问题的方法和步骤。
（1）并行计算的特点
①将工作分离成离散部分，有助于同时解决；
②随时并及时地执行多个程序指令；
③多计算资源下解决问题的耗时要少于单个计算资源下的耗时。
并行计算是相对于串行计算来说的，所谓并行计算分为时间上的并行和空间上的并行。时间上的并行就是指流水线技术，而空间上的并行则是指用多个处理器并发的执行计算。
（2）列举并行算法的三个基本类型
① SIMD-SM上的非线性方程求根同步并行算法：这种计算问题无法在串行机器上很快地得出结果，我们只有把这种计算问题应用在并行计算机上才有可能在较短的时间内获得满足实际应用的需要。
② 2.4 SIMD-SM上的同步并行求和算法：共享存储器的的容量是有限的，如果在同一时刻，多个处理器一起访问同一处理单元时就会发生冲突，所以共享存储模型根据解决冲突的能力还可以分为3类，其中的一类EREW(Exclusive-Read Exclusive-Write)计算模型是不允许有两个处理器同时读或写一个共享单。
③ SIMD-CC超立方机器上的同步并行求和算法：假设在n-维超立方模型上，n=2m,n个原始数据为X={x0，x1，…，xn-1}，其中m为正整数，每个处理器Pi都可以存储局部变量ai，下面在此模型上构造一个并行求和算法，使得算法结束时a0就是总和，对超立方体节点用二进制进行编号，要求每相邻的结点之间只有且仅有一位不同。然后将这些结点分为两类，一类是最高位的编号为0，则另一类是最高位的编号为1，然后可以利用超立方模型中结点相邻关系可建立二类处理器集合中元素的一一对应关系，然后可以根据这种对应关系构造并行算法。算法的思想是：A.对于n个处理器，首先将最最高位编号为1的处理器的数据传送至最高位编号为0的处理器并进行局部求和；B.接着在n/2个处理器上，将次高位编号为
1的处理器上的数据传送至次高位编号为0的处理器并惊醒局部求和.
2．并行程序设计
并行程序设计不同于顺序程序设计，主要在于对问题采取何种看法：顺序程序设计把事物的变化发展看成是单线程的，按先后顺序发展。并行程序设计把一个事物的行为看成是多个事物互相作用的结果，多个事物可以并行的发展。这是一个观念上的根本转变，根据这个观点，并行程序设计的核心内容就是并行划分与算法映射。要研究并行程序设计，就需要了解并行算法的结构和设计模型。
2.1 目前流行的并行程序设计方法
隐式并行程序设计：常用传统的语言编程成顺序源编码，把“并行”交给编译器实现自动并行程序的自动并行化是一个理想目标，存在难以克服的困难语言容易，编译器难；显式并行程序设计：在用户程序中出现“并行”的调度语句显式的并行程序开发则是解决并行程序开发困难的切实可行的，语言难，编译器容易。
2.1.1隐式并行（Implicit Parallel）
（1）概况：程序员用熟悉的串行语言编程(未作明确的制定并行性)编译器和运行支持系统自动转化为并行代码。
（2）优缺点：语义简单，可移植性好，单线程，易于调试和验证正确性，细粒度并行；效率很低
2.1.2数据并行（Data Parallel）
（1）概况：SIMD的自然模型局部计算和数据选路操作
（2）特点：单线程、并行操作于聚合数据结构（数组）、松散同步、单一地址空间、隐式交互作用、显式数据分布
①优点: 编程相对简单, 串并行程序一致.
②缺点: 程序的性能在很大程度上依赖于所用的编译系统及用户对编译系统的了解. 并行粒度局限
于数据级并行,粒度较小.
2.1.3共享变量（Shared Variable）
（1）概况：PVP, SMP, DSM的自然模型
（2）特点：多线程：SPMD, MPMD、异步、单一地址空间、显式同步、隐式数据分布、隐式通信
2.1.4消息传递（Message Passing）
（1）概况：MPP, COW的自然模型
（2）特点：多线程、异步、多地址空间、显式同步、显式数据映射和负载分配、显式通信
所有并行程序设计标准可分为以下三类:数据并行HPF, Fortran90用于SMP, DSM、共享编程OpenMP用于SMP, DSM、消息传递MPI, PVM用于所有并行计算机。三者可混合使用:如对以SMP为节点的Cluster 来说, 可以在节点间进行消息传递,在节点内进行共享变量编程。
接下来具体介绍一下目前最流行的MPI并行程序设计方法：
传统的串行计算，分为“指令”和“数据”两个部分，并在程序执行时“独立地申请和占有”内存空间，且所有计算均局限于该内存空间。并行计算将进程相对独立的分配于不同的节点上，由各自独立的操作系统调度，享有独立的CPU和内存资源(内存可以共享)；通过网络联接的不同计算机的多个进程，进程位于不同的计算机，消息传递是实现进程间通信的唯一方式；消息传递的实现是基于网络socket机制，用户不必关心；进程间可以相互交换信息如数据交换、同步等待，消息是这些交换信息的基本单位。消息传递操作有发送消息(send)、接受消息(receive)、进程同步(barrier)、规约(reduction)；根据应用程序对消息传递功能的需求，全球工业、应用和研究部门联合推出标准的消息传递界面函数，不考虑其具体实现，以保证并行应用程序的可移植性在当前所有的消息传递软件中，最重要最流行的是MPI，MPI表示消息传递接1：1(Message Passing Interface)，它能运行在所有的并行平台上，包括SMP和PVP。二者已经在Windows NT和Windows 9X这样的非Unix平台上实现，程序设计语言支持C，Fortran和Java。在
国产的三大并行机系列神威、银河和曙光上都实现了对MPI和支持。MPI标准化涉及到大约60个国家的人们，他们主要来自于美国和欧洲的40个组织，这包括并行计算机的多数主要生产商，还有来自大学、政府实验室和工厂的研究者们。MPI的目的是为编写消息传递程序而开发的广范使用的标准。象这个接口一样，为消息传递建立一个实际的、可移植的、有效的和灵活的标准。目标如下：①设计一个应用编程接口(不必为编译器或一个系统实现库)。②允许有效的通信：避免存储器到存储器的拷贝，而允许计算和通信的重叠，尽可能给通信协同处理器卸载。③对于接口允许方便的C语言和Fortran 77联接。④设定一个可靠的通信接口：用户不必处理通信失败。这些失败由基本的通信子系统处理。⑤定义一个接口，并非不同于现在的实践，如：PVM．NX，Express，p4等，还提供更大灵活性的扩展。⑥定义一个接IZl，它能在基本的通信和系统软件无重大改变时，在许多生产商的平台上实现。接IZl的语义是独立于语言的。⑦接口应设计成允许线索一安全(thread—safety)。
基于消息传递的并行程序执行模式有二种：①SPMD模式：单程序多数据流，如图2所示，一个程序同时启动多份，形成多个独立的进程，在不同的处理机上运行，拥有独立的内存空间，进程间通信通过调用MPI函数来实现；②MPMD模式：多程序多数据流，除初始启动多个可执行代码，其余与SPMD模式一致。
图1 SPMD流程图
例：一个求丌值MPI的C语言程序实例(SPMD模式)
2.2并行计算软件环境及现状
（1操作系统：UNIX、LINUX、Windows NT
在SMP,DSM并行机上编译系统通常具有一定的对用户程序(C/Fortran) 进程自动并行化的能力,但经常需要人工干预( 通过编译制导,命令行选项等) 以达到理想的并行效率.且并行主要针对循环进行(属于细粒度并行);在分布式内存并行机上尚无通过高效的自动并行工具,主要依靠人工编写并行程序;并行算法的设计及并行程序的编制已成为目前特约大规模并行计算机应用的主要障碍.
（2）并行编程现状
①并行软件开发远远落后于并行系统体系结构的发展。缺少合适的并行软件是阻碍主流用户社会接纳并行计算的原因。与串行软件相比，并行软件数量少，功能原始。----悲观者之见
②编程环境落后的并行编译器、调试器vs. 通用先进的串行编程环境.自动并行编译器远远满足不了程序并行化的要求.算法并行模型的多样化( 并行计算机系统结构的多样性) vs. 串行编程中的唯一模型: 冯.诺依曼模型问题的并行求解的困难在于问题的多样性和求解过程中所需的创造性劳动，使得这一过程难以进行自动化对串行机而言, 解法= 唯一串行算法+ 计算程序( 通用)对并行机而言, 解法= 某种并行算法+有针对性的计算程序( 很难通用)人稀少而初级的并行编程人员vs. 成熟而经验丰富的串行程序员
③“并行编程正处理蓬勃发展时期, 机遇与挑战并存.”----乐观者之见
（3）一些见解
①充分利用顺序程序开发的经验、方法和工具，特别是顺序领域中的问题求解、算法设计方法，这是简化并行程序开发的重要手段。
②并行程序开发的困难主要在于问题的并行求解，而不是并行程序设计语言。“从事并行程序设计实践的人往往把精力耗费在为变量分配内存、为循环体寻求并行上，却忽略对问题本身的分析。其实能否并行的决定因素是应用问题本身。”
③在并行算法的设计阶段最大限度地开发出问题本身固有的并行性才是提高计算效率的根本手段。只有粗粒度的并行，才能具有高的计算通信比，而粗粒度的并行只能在算法设计阶段开发出来目前并行程序设计的状况是:①并行软件的发展落后于并行硬件；②和串行系统的应用软件相比，现今的并行系统应用软件甚少且不成熟；③并行软件的缺乏是发展并行计算的主要障碍；④而且这种状态仍在继续。
2.3发展趋势及应用前景
一直以来并行计算的应用均展现了其高端性, 多用于大型的科学计算领域. 随着互联网的飞速发展和多核技术的出现, 并行计算开始向低端的个人高性能机领域发展, 即所谓的桌面应用.它使得普通用户也可能要面对并发和并行操作, 这些通常是并行计算专业人员和高端用户才需要面对的问题. 以下就
相关的并行计算应用加以简述. 首先, 计算密集型的应用依然是并行计算的主要方面. 并行计算在科研方面的主要应用包括以下几个领域: 计算生物学、计算化学、计算流体动力学、飞行动力学、计算机辅助设计、数据库管理、油藏建模、中长期天气预报、海洋环流和求解N-body问题等以及面向应用的大型科学与工程问题的并行数值计算, 诸如求解大型稀疏方程组、大型非线性方程和有限元分析等. 在交叉学科中出现了一些非传统计算方式, 例如分子计算和量子计算等. 这些计算本身包含着巨大的并行度, 超出了传统的计算模式, 但目前都还处于研究探索阶段. 相信在可预期的未来, 高性能计算依然是处理大规模科学计算的重要工具：①随着并行计算的最新发展, 新型的以数据密集为特征的并行应用也日益成为主流。②随着多核系统的普及, 桌面应用和移动应用也成为并行计算新兴的重要应用. 由于个人计算机和移动设备都具有多个处理单位, 使得许多桌面应用和移动设备上的应用也不得不采用并行计算的技术. 这对于许多传统桌面应用领域的研究者, 以及并行计算的研究者, 都是一个新的机遇与挑战。
参考文献：[1] 《计算机系统结构》电子工业出版社
[2] 陈国良《并行计算-结构、算法、编程》高等教育出版社
[3] 张林波，李诺等《并行计算导论》
吉林大学 2019-2020学年第一学期期末考试《计算机辅助设计》大作业答案
吉林大学网络教育学院 2019-2020学年第一学期期末考试《计算机辅助设计》大作业答案 学生姓名专业 层次年级学号 学习中心成绩 年月日
作业完成要求：大作业要求学生手写，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word 文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word 文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。 一、问答题（每小题7分，共70分） 1、如何按项目规划图纸？它和按文件夹形式存放图纸的区别是什么？ 2、AutoCAD 的命令输入的方式有几种？ 3、如何将图纸标题和图纸编号设置为字段？如何更新图纸的图纸标题和图纸编号字段？ 3、如何创建和更新图纸一览表和指定一览表的格式？ 4、AutoCAD提供了哪12种尺寸标注类型？ 5、简述块的主要作用。 7、绘图过程中常需要输入点的位置，AutoCAD提供了哪几种输入点的方式？ 8、比较REDRAW命令与REGEN命令。 9、什么是PLINE（多义线）？比较PLINE线与LINE线。 10、图形的复制命令主要有哪些？各自的功能是什么？ 二、制图题（30分） 根据图所示“组合体”两视图，按1:1的比例绘制其三视图，不注尺寸。( 30分 )
答案 作业完成要求：大作业要求学生手写，提供手写文档的清晰扫描图片，并将图片添加到word 文档内，最终wod文档上传平台，不允许学生提交其他格式文件（如JPG，RAR等非word 文档格式），如有雷同、抄袭成绩按不及格处理。 一、问答题（每小题7分，共70分） 1、如何按项目规划图纸？它和按文件夹形式存放图纸的区别是什么？ 答：按照图纸编号、专业分门别类，如果存档，要按照规范copy要求折叠、装订成册，如果要施工，方便翻阅，就按侧边装订，平摊避光存放。 建筑工程图纸分为建筑施工图、结构施工图、设备施工图。它是审批建筑工程项目的依据；在生产施工中，它是备料和施工的依据。 当工程竣工时，要按照工程图的设计要求进行质量检查和验收，并以此评价工程质量优劣；建筑工程图还是编制工程概算、预算和决百算及审核工程造价的依据；建筑工程图是具有法律效力的技术文件。 2、AutoCAD 的命令输入的方式有几种？ 答： 1）、从菜单栏中输入 2）、点击工具栏中的图标3）、从命令行中输入 4）、点击屏幕菜单中的命令 3、如何将图纸标题和图纸编号设置为字段？如何更新图纸的图纸标题和图纸编号字段？ 答： 答：写入文字时对图纸标题和编号选择“插入字段”，选择“图纸集”字段类别，字段名称分别选择“当前图纸标题”和“当前图纸编号”，在图纸集管理器中对标题和编号进行修改后，选择下拉菜单“工具”——“更新字段”命令，可以更新标题栏中的字段。 4、如何创建和更新图纸一览表和指定一览表的格式？ 答：写入文字时对图纸标题和编号选择“插入字段”，选择“图纸集”字段类别，字段名称分别选择“当前图纸标题”和“当前图纸编号”，在图纸集管理器中对标题和编号进行修改后，选择下拉菜单“工具”——“更新字段”命令，可以更新标题栏中的字段。
数据结构大作业含源代码
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图（2）输入职工信息 2.输出所有的职工信息 该模块儿的功能是显示出有关职工的所有信息。操作如图（3）所示： 图（3）输出所有的职工信息 3.按职工号排序 该模块儿的功能是按职工号排序所有的职工。我们按3的时候，界面上会显示出《排序完成！》的命令。如图（4）所示：
图（4）按职工号排序 4.输出所有的职工号码 该模块儿的功能是显示出已排序好的所有职工的号码。操作如图（5）所示： 图（5）输出所有的职工号 5.按部门号排序 该模块儿的功能是按部门号排序所有职工的部门号。我们按5的时候，界面上会显示出《排序完成！》的命令。如图（6）所示：
图（6）按部门号排序 6.输出所有的部门号 该模块儿的功能是显示出已排序好的所有部门号。操作如图（7）所示： 图（7）输出所有的部门号 7.按职工的工资排序 该模块儿的功能是按工资排序所有职工的工资。我们按7的时候，界面上会显示出《排序完成！》的命令。如图（8）所示：
电子设计自动化大作业
第 1 页 共 4 页 班级 学号 姓名 命题教师 教研室（系）主任审核(签字) …………………………………………装…………………………………订………………………………线……………………………………… 装订线以内不准作任何标记 2012/2013学年第一学期考试题（卷） 课程名称 电子设计自动化 考试性质 考查 试卷类型 A 使用班级 电子0901~03电信0901~02 考试方法 闭卷 人 数 140 题 号 一 二 三 四 五 六 七 八 九 十 总 成 绩 成 绩 一、查阅相关资料，说出常用的EDA 工具软件分为哪几类？并写出每一类常用的软 件名称及其特点。（15分）。 目前常用的EDA 工具软件：multiSIM7（原EWB 的最新版本）、PSPICE 、OrCAD 、 PCAD 、Protel 、Viewlogic 、Mentor 、Graphics 、Synopsys 、LSIIogic 、Cadence 、MicroSim 等等。一般可用于几个方面，例如很多软件都可以进行电路设计与仿真，同进还可以进行PCB 自动布局布线，可输出多种网表文件与第三方软件接口。①SPICE （Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis ）：是由美国加州大学推出的电路分析仿真软件，是20世纪80年代世界上应用最广的电路设计软件，1998年被定为美国国家标准。1984年，美国MicroSim 公司推出了基于SPICE 的微机版PSPICE （Personal-SPICE ）。现在用得较多的是PSPICE6.2，可以说在同类产品中，它是功能最为强大的模拟和数字电路混合仿真EDA 软件，在国内普遍使用。最新推出了PSPICE9.1版本。它可以进行各种各样的电路仿真、激励建立、温度与噪声分析、模拟控制、波形输出、数据输出、并在同一窗口内同时显示模拟与数字的仿真结果。无论对哪种器件哪些电路进行仿真，都可以得到精确的仿真结果，并可以自行建立元器件及元器件库。②multiSIM （EWB 的最新版本）软件：是Interactive Image Technologies Ltd 在20世纪末推出的电路仿真软件。其最新版本为multiSIM7，目前普遍使用的是multiSIM2001，相对于其它EDA 软件，它具有更加形象直观的人机交互界面，特别是其仪器仪表库中的各仪器仪表与操作真实实验中的实际仪器仪表完全没有两样，但它对模数电路的混合仿真功能却毫不逊色，几乎能够100%地仿真出真实电路的结果，并且它在仪器仪表库中还提供了万用表、信号发生器、瓦特表、双踪示波器（对于multiSIM7还具有四踪示波器）、波特仪（相当实际中的扫频仪）、字信号发生器、逻辑分析仪、逻辑转换仪、失真度分析仪、频谱分析仪、网络分析仪和电压表及电流表等仪器仪表。还提供了我们日常常见的各种建模精确的元器件，比如电阻、电容、电感、三极管、二极管、继电器、可控硅、数码管等等。模拟集成电路方面有各种运算放大器、其他常用集成电路。数字电路方面有74系列集成电路、4000系列集成电路、等等还支持自制元器件。MultiSIM7还具有I-V 分析仪（相当于真实环境中的晶体管特性图示仪）和Agilent 信号发生器、Agilent 万用表、Agilent 示波器和动态逻辑平笔等。同时它还能进行
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(完整版)毕设-简易音乐喷泉设计
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目录 一、设计任务和分析 -------------------------------------------------------- 1 二、硬件电路设计 ---------------------------------------------------------- 1 2.1总体设计------------------------------------------------------------ 1 2.2各模块设计---------------------------------------------------------- 2 2.2.1单片机最小系统------------------------------------------------ 2 2.2.2 A/D转换模块------------------------------------------------- 3 2.2.3 音频放大模块-------------------------------------------------- 3 2.2.4 LED灯及电机------------------------------------------------- 4 三、程序设计-------------------------------------------------------------- 5 3.1主程序设计---------------------------------------------------------- 5 3.1.1设计框图------------------------------------------------------ 5 3.1.2程序代码------------------------------------------------------ 5 3.2 A/D转换程序设计--------------------------------------------------- 6 3.2.1 A/D转换程序原理--------------------------------------------- 6 3.2.2 A/D转换程序框图--------------------------------------------- 7 3.2.3 A/D转换子程序代码------------------------------------------- 8 3.3 PWM调压设计------------------------------------------------------- 9 3.3.1 程序框图 ---------------------------------------------------- 9 3.3.2 PWM调压子程序----------------------------------------------- 9 四、调试和测试结果分析 --------------------------------------------------- 11 4.1调试--------------------------------------------------------------- 11 4.2 结果分析 ---------------------------------------------------------- 12
现代电子系统设计与实践 复习资料
一、选择题 1、蓝色发光二极管正常工作时，其二端电压大约等于（） A、1V B、2V C、3V D、4V 2、二极管由于省电，长寿，鲜艳而常被用来作指示，以下哪个工作电流是合适的？（） A、0.5mA B、5mA C、50mA D、500mA 3、三极管在放大状态工作在什么区？（） A、截止区 B、放大区 C、非线性区 D、饱和区 4、整流电源中的滤波电容的取值与负载有关，R*C取值？（） A、>（2~5）T/2 B、>（2~5）T/2 C、C=1000uF D、随意 5、单晶体管由于其震荡的特有特性常可用于（） A、放大特性 B、负阻特性 C、同步控制 D、震荡特性 6、我们经常可以看到，在电子产品中，有黑色的铝材，都是为了（C） A、美观 B、增加重量 C、便于散热 D、便于器件固定 7、运放工作正常的时候，其同相端和反相端的电压是（） A、6V B、1/2Vcc C、1/3Vcc D、1/4Vcc 8、差分电路中的射极电阻可以提高放大器的（） A、工模抑制比 B、差模电压增益 C、共模电压增益 D、输入信号的线性范围 9、反相器作放大器时，其上的反相电阻可以取（） A、100欧 B、1千欧 C、100千欧 D、1兆欧 10、共发射极放大电路中，Uce取多少才合适（） A、6V B、1/2 Vcc C、1/3Vcc D、1/4Vcc 11、为了改善组合逻辑电路由于竞争而出现冒险而影响后续电路的正常工作，下面哪项措施是不妥的（） A、增加选通门 B、换滤波器 C、选高速器件 D、消除卡诺图中的相切相
12、用CMOS非门制作的晶体振荡器中，没有信号输出，最易疏忽的是（） A、忘了换电容 B、震荡电容用了电解电容 C、忘了接反馈电阻 D、忘了接电容 13、设计多输出组合逻辑，既方便又经济的是采用（） A、门电路 B、译码器 C、数据选择器 D、CPLD 14、普通的单电压比较器，左转换点，可能出现来回振荡现象，解决的办法是（） A、提高比较电压 B、加负反馈 C、加正反馈 D、降低比较电压 15稳压二极管是利用它的（）特性 A、稳压特性 B、非线性 C、发光原理 D、单向导电特性 16、高频放大器通常工作在（） A、甲类 B、乙类 C、丙类 D、丁类 17、检波二极管是利用它的（）特性 A、稳压特性 B、非线性 C、发光原理 D、单向导电特性 18、做实验时常常不小心把电源短路了，但也没发现电源坏了，那是因为（） A、电源质量不好 B、有过压保护 C、有输出过载保护 D、运气好 19、OTL放大器通常工作在（） A、甲类 B、乙类 C、丙类 D、丁类 20、检波电路的后缀如果输入阻抗不够大，可能会出现（） A、惰性失真 B、滤波效果变差 C、限幅失真 D、负锋切割 21、在正交鉴频电路中，为了便于制作正交线圈，和降低成本，实际的正交线圈是一个（） A、纯电感 B、晶体 C、并有合适的电容 D、并了个电阻 22、差分电路中的恒流源可以提高放大器的（） A、工模抑制比 B、差模电压增益 C、共模电压增益 D、输入信号的线性范围 23、对于MCS-51系列单片机，内部RAM中堆栈指针SP的指针指向（）
计算机辅助设计大作业教材
2015—2016 学年第二学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目：计算机辅助设计与制造 学生所在院（系）：机电工程学院 学生所在学科：机械工程 姓名：张娜娜 学号：1502210093 题目：应用三维建模软件构建一个零件模型，描述建模过程。针对该零件的具体情况（比如相关模型的表示方法、数据结构、显示操作情况等），就涉及到的所学知识进行论述。
问题 1. 应用三维建模软件构建一个零件模型，描述建模过程。针对该零件的具体情况（比如相关模型的表示方法、数据结构、显示操作情况等），就涉及到的所学知识进行论述。 2. 计算机是如何帮助我们完成设计任务的？你了解哪些CAD系统？结合你应用过的软件加以论述。
问题1: 应用Pro/E对平口虎钳的固定钳身进行三维建模。 1. 启动Pro/E，新建文件，选择零件设计。 2. 选择俯视基准面，绘制如图1-1所示的截面。 ●知识点：由于矩形已经形成了特征，所以经过确定矩形的两个对角点即可确定矩形，完成后修改对应的长宽即可完成草图的绘制。 四叉树。二维图形是以四叉树的形式存储数据的。它的基本思想是将平面划分为四个子平面，这些子平面任可以继续划分，通过定义这些平面的“有图形”和“无图形”来描述不同形状的物体。 图1-1 草绘截面图1-2 拉伸的实体 3. 退出草图绘制，单击拉伸命令，其参数的设置如图1-2所示。单击对勾，完成的拉伸实体如图1-2所示。 ●知识点：八叉树。拉伸厚度是以八叉树的形式存储数据的。八叉树用以描述三维物体，它设想将空间通过三坐标平面XY、XZ、ZX划分为八个子空间。八叉树中的每一个节点对应着每一个子空间。 图1-3 拉伸草图图1-4 拉伸实体
数据结构大作业要求
数据结构实验讲义 一实验步骤 随之计算机性能的提高，它所面临的软件开发的复杂度也日趋增加。然而，编制一个10，000行的程序的难度绝不仅仅是一个5，000行的程序两倍，因此软件开发需要系统的方法。一种常用的软件开发方法，是将软件开发过程划分为分析、设计、实现和维护四个阶段。虽然数据结构课程中的实习题的复杂度远不如(从实际问题中提出来的)一个“真正的，，软件，但为了培养一个软件工作者所应具备的科学工作的方法和作风，我们制订了如下所述完成实习的五个步骤：’ (一)问题分析和任务定义 通常，实习题目的陈述比较简洁，或者说是有模棱两可的含义。因此，在进行设计之前，首先应该充分地分析和理解问题，明确问题要求做什么?限制条件是什么。注意：本步骤强调的是做什么?而不是怎么做。对问题的描述应避开算法和所涉及的数据类型，而是对所需完成的任务作出明确的回答。例如：输入数据的类型、值的范围以及输入的形式；输出数据的类型、值的范围及输出的形式；若是会话式的输入，则结束标志是什么?是否接受非法的输入?对非法输入的回答方式是什么等。这一步还应该为调试程序准备好测试数据，包括合法的输入数据和非法形式的输入数据。 (二)数据类型和系统设计 在设计这一步骤中需分逻辑设计和详细设计两步实现。逻辑设计指的是，对问题描述中涉及的操作对象定义相应的数据类型，并按照以数据结构为中心的原则划分模块，定义主程序模块和各抽象数据类型；详细设计则为定义相应的存储结构并写出各函数的伪码算法。在这个过程中，要综合考虑系统功能，使得系统结构清晰、合理、简单和易于调试，抽象数据类型的实现尽可能做到数据封装，基本操作的规格说明尽可能明确具体。作为逻辑设计的结果，应写出每个抽象数据类型的定义(包括数据结构的描述和每个基本操作的规格说明)，各个主要模块的算法，并画出模块之间的调用关系图。详细设计的结果是对数据结构和基本操作的规格说明作出进一步的求精，写出数据存储结构的类型定义，按照算法书写规范用类c语言写出函数形式的算法框架。在求精的过程中，应尽量避免陷入语言细节，不必过早表述辅助数据结构和局部变量。 (三)编码实现和静态检查 编码是把详细设计的结果进一步求精为程序设计语言程序。程序的每行不要超过60个字符。每个函数体，即不计首部和规格说明部分，一般不要超过40行，最长不得超过60行，否则应该分割成较小的函数。要控制if语句连续嵌套的深度。其他要求参见第一篇的
电子系统设计与实践课程设计——多点温度测量(汇编语言+C语言版)
《电子系统设计与实践》 课程设计报告 课程设计题目：多点温度测量系统设计专业班级：2012级电子信息科学与技术 学生姓名：罗滨志（120802010051） 张倩（120802010020） 冯礼哲（120802010001） 吴道林（120802010006） 朱栖安（120802010039）指导老师：刘万松老师 成绩： 2015 年6 月27日 目录
摘要 (4) 1 总体设计 (4) 1.1 功能要求 (5) 1.2 总体方案及工作原理 (5) 2 系统硬件设计 (6) 2．1 器件选择 (6) 2.1.1主要器件的型号 (6) 2.1.2 AT89C51 (7) 2.1.3智能温度传感器DS18B20 (9) 2.1.4晶振电路方案 (9) 2.1.5 LED液晶显示器 (10) 2.1.6复位电路方案 (10) 2.2 硬件原理图 (11) 3 系统软件设计 (11) 3.1基本原理 (11)
3.1.1主程序 (11) 3.1.2读ROM地址程序 (12) 3.1.3显示ROM地址程序 (13) 3.1.4读选中DS18B20温度的程序 (13) 3.1.5显示温度程序 (14) 3.2软件清单 (15) 3.2.1汇编语言程序 (15) 3.2.2 C语言程序 (24) 4实验步骤 (29) 4.1汇编语言程序调试 (29) 4.2 C语言程序调试 (30) 4.3实验仿真 (31) 5设计总结 (32) 6参考文献： (33)
摘要 温度是我们生活中非常重要的物理量。随着科学技术的不断进步与发展，温度测量在工业控制、电子测温计、医疗仪器，家用电器等各种控制系统中广泛应用。温度测量通常可以使用两种方式来实现：一种是用热敏电阻之类的器件，由于感温效应，热敏电阻的阻值能够随温度发生变化，当热敏电阻接入电路时，则流过它的电流或其两端的电压就会随温度发生相应的变化，再将随温度变化的电压或者电流采集过来，进行A/D转换后，发送到单片机进行数据处理，通过显示电路，就可以将被测温度显示出来。这种设计需要用到A/D转换电路，其测温电路比较麻烦。第二种方法是用温度传感器芯片，温度传感器芯片能把温度信号转换成数字信号，直接发送给单片机，转换后通过显示电路显示即可。这种方法电路比较简单，设计方便，现在使用非常广泛。 关键词：多点温度测量单片机温度传感器 1 总体设计 多路温度测量系统的总体结构如图1所示，根据要求，整个系统包含以下几个部分：51单片机、时钟电路、复位电路组成的51单片机小系统；多块测温模块；显示温度值的显示模块和按键模块。测温模块由温度传感器组成，温度传感器采用美国Dallas半导体公司推出的智能温度传感器DS18B20，温度测量范围为-55 -- +125，可编程为9到12位的A/D转换精度，测温分辨率可达0.0625C，完全能够满足系统要求。DS18B20采用单总线结构，只需要一根数据线DQ即可与单片机通信，多个DS18B20可同时连接在一根数据线上与单片机通信。显示器可采用LCD液晶显示器，显示信息量大、效果好、使用方便。
大数据结构大作业报告材料
数据结构课程设计课题名称 专业名称 学生姓名 学号+电话 指导教师
评分细则
目录 评分细则----------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 2 一、课题描述 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 二、需求分析 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 2.1 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 4 2.2- ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 2.3--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------4 三、概要设计 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.1 结构分析 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.2函数------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 4 3.2.1 malloc() --------------------------------------------------------------------------------------------- 4 3.2.2getchar() ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 3.2.3 list_create() ------------------------------------------------------------------------------------------------ 5 3.2.4 list_disp() --------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 3.2.5 list_sort() --------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 四、详细设计 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 4.1课题分析 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 4.1.1选择 ------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 4.1.2冒泡 --------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 4.1.3 堆------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 6 4.1.4 快速--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 4.1.5 基数--------------------------------------------------------------------------------------------------6 4.1.6 希尔--------------------------------------------------------------------------------------------------------- 6 4.1.7 归并--------------------------------------------------------------------------------------------------6 4.2课题实现 ----------------------------------------------------------------------------------------------------- 7 五、测试数据及结果------------------------------------------------------------------------------------------------- 9 六、调试分析及总结----------------------------------------------------------------------------------------------- 10
数字系统设计大作业
2014 ~ 2015学年第1 学期 《数字系统设计》 大作业 题目：4×4阵列键盘键信号检测电路设计专业：电子信息工程 班级： 姓名： 指导教师： 电气工程学院 2015 年12月
摘要 人类文明已进入到高度发达的信息化社会。信息化社会的发展离不开电子信息产品开发技术、产品品质的提高和进步。电子信息产品随着科学技术的进步，其电子器件和设计方法更新换代的速度日新月异。实现这种进步的主要原因就是电子设计技术和电子制造技术的发展，其核心就是电子设计自动化（EDA，Electronic Design Automation）技术，EDA技术的发展和推广应用又极大地推动了电子信息产业的发展。为保证电子系统设计的速度和质量，适应“第一时间推出产品”的设计要求，EDA技术正逐渐成为不可缺少的一项先进技术和重要工具。目前，在国内电子技术教学和产业界的技术推广中已形成“EDA热”,完全可以说，掌握EDA技术是电子信息类专业学生、工程技术人员所必备的基本能力和技能。 本设计主要利用VHDL硬件描述语言在EDA平台xilinx.ise.7.1i上设计一个4×4阵列键盘扫描电路，将行扫描信号输入阵列键盘，读取列信号的值，输出按键编码，从而判断出按键按下的位置。并且使用Modelsim软件进行模拟仿真，下载到EDA实验箱进行硬件验证。 关键词：EDA VHDL语言 4×4阵列键盘扫描
目录 《数字系统设计》 (1) 数字系统设计.............................................................................. 错误！未定义书签。摘要 (2) 关键词：EDA VHDL语言 4×4阵列键盘扫描 (2) 1、实验目的 (4) 2、实验要求 (4) 3、实验原理 (4) 4、总体框图 (5) 4.1.1方案一 (5) 4.1.2方案二 (5) 4.2设计思路 (6) 5、功能模块介绍 (8) 5.1键盘消抖模块 (8) 5.2键盘模块 (8) 5.3VHDL部分程序 (8) 6、实验结果 (10) 6.1综合电路图 (10) 6.2时序仿真 (11)
电路大作业 计算机辅助设计
上海电力学院 本科课程设计 电路计算机辅助设计 （1） 院系：电气工程学院 专业年级（班级）： 2012021 学生姓名：邓学号： 指导教师：向国芬 成绩：
仿真实验一：电阻电路辅助分析（回路电流法）一．实验目的 1.学习以及熟练电路仿真软件的使用； 2.学会运用回路电流法分析电路； 3.掌握功率的测量与计算方法； 4.学会用仿真软件来验证定理的可行性。 二．实验原理 例题：用回路电流法求解下图（1）所示电路中的电压u,。 4Ω 图（1） 4Ω 图（2）
理论分析： 1. 电路中有一个无伴电流源支路 2. 电路中有一个受控电流源，且可先将其看作独立电流源处理； 3. 电路中有3个网孔，数量较少 综上，此题用回路电流法，选取回路电流2l I 通过该无伴电流源，另选取两条回路电流1l I 和3l I ，如图（2）所示。 列出回路电流方程： 3l I 1l I 2l I 1l I 2l I 2l I 3 l I 解得 1l I 3 l I 1l I （3l I 1l I ） =9.92W (发出功率) 三. 仿真实验设计与测试 设计下图所示的仿真电路：
测量仿真电路中的电流电压和功率，看是否与计算值相同： 观察仿真电路数据，可见仿真得1l I =0.8A,3l I =3.6A,u=8V,P=9.92W 与理论值相符。 四.实验结论与回路电流法使用时的注意事项 回路电流法是以回路电流作为未知量，根据KVL 列出必要的回路电压方程，联立求解回路电流。本实验证明了回路电流法的正确性。 在运用回路电流法时需注意： 1. 回路电流法适用于回路数较少的电路； 2. 受控电流源可看成独立源列方程； 3. 当电路中含有无伴电流源时，让其自身构成一个独立回路； 4. 方程的数目要与未知数相同。 特别的在判断发出还是吸收功率是要把计算值和参考方向是否关联同时考虑进去。本题中计算值为正，但是看电路图可知电流与电压为非关联方向，因此得出结论为发出功率。
机电一体化系统设计大作业
6011机电一体化系统设计基础大作业 责任教师高秋红 学校：北京一轻高级技术学校学号：111100140 姓名： 一、基础知识题（每题10分，共40分） 1.机电一体化系统的定义？机电一体化产品的分类？ 答：机电一体化系统是由机械技术、传感器技术、接口技术、信号变换技术等多种技术进行有机地结合，并综合应用到实际中去的综合技术。 按发展水平分：功能附加型初级系统，功能代替型中级系统，机电融合型高级系统 按应用分：民用机电一体化产品，办公机电一体化产品和产业机电一体化产品 2. 机电一体化系统的基本组成要素？试分析试说明图中的各个部分分别属于机电一体化系统的哪一基本结构要素。 答：按照机电一体化系统的基本结构要素，图示数控机床的各个部分归类如下：（1）控制及信息处理单元：键盘、计算机、显示 （2）测试传感部分：光电编码器、信号处理 （3）能源：电源 （4）驱动部分：功放、电机 （5）执行机构：联轴器、齿轮减速器、丝杠螺母机构、工作台
3. 为什么采用机电一体化技术可以提高系统的精度？ 机电一体化技术使机械传动部分减少，因而使机械磨损，配合间隙及受力变形等所引起的误差大大减少，同时由于采用电子技术实现自动检测，控制，补偿和校正因各种干扰因素造成的误差，从而提高精度。 4．简述机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤） 机电一体化产品设计的工程路线（主要步骤）：拟定产品开发目标和技术规范；收集资料，市场分析，可行性分析和技术经济性分析；总体方案设计；总体方案的评审和评价；详细设计；详细设计方案的评审和评价；试制样机；样机实验，测试；技术评价与审定；小批量生产；试销；正常生产；销售。 二、综合分析设计题（60分） 1．已知电机驱动的三自由度位置控制系统，单个自由度的驱动系统如图所示。要求： （1）说明单自由度驱动系统的两种测量方案；（20分） 要求给出传感器的类型及具体安装位置。 （2）确定整个系统的控制方案、画出控制系统原理图。（40分） 要求写出两种控制方案，方案一使用工业PC机完成系统的控制和方案二使用单片机完成系统的控制。 解：依题意有两种测量方案 1）高速端测量方案： 传感器安装在电机的尾部，通过测量电机的转角实现工作台位移的间接测量。可选用光电编码器式传感器或者磁电式编码器。