Ch1_基本知识(6)
CH1
1.1.3高级语言 高级语言
1．高级语言的概念及特征 ．
– 高级语言屏蔽了与机器硬件相关的细节，采 高级语言屏蔽了与机器硬件相关的细节， 用具有一定含义的命名符号和容易理解的程 序语句进行程序设计， 序语句进行程序设计，不仅大大降低了程序 设计的难度，而且也使程序易被人们理解。 设计的难度，而且也使程序易被人们理解。 – 高级语言程序的通用性和可移植性更高 – 与人们自然思维很接近，编程更容易、简单 与人们自然思维很接近，编程更容易、
获取并修改课程名、课程号、学时数、选课要求、 获取并修改课程名、课程号、学时数、选课要求、 任课教师等
1.4.1 类与对象
2. 类的基本概念
– 类 ：是具有相同属性和行为的一组对象的集合 它为 是具有相同属性和行为的一组对象的集合,它为 属于该类的全部对象提供统一的的抽象描述 – 类和对象的关系：类 对象 类和对象的关系： 抽象定义 实例 – 类 对象举例
学生 学生王强 课程 C++程序设计 程序设计 类型 变量 如 C 语言中的 int 和 int x; 变量,
– 类的实例 类的实例——用类定义的类变量，即对象。类是对多个特性相 用类定义的类变量，即对象。 用类定义的类变量 同的对象实例的抽象，所以同一类的不同实例之间必有： 同的对象实例的抽象，所以同一类的不同实例之间必有：
1.4.1 类与对象
对象示例 ：一个“学生”对象的例子 对象示例1：一个“学生”
– 对象名：学生 对象名： – 对象的属性： 对象的属性：
学号： 学号：123456 姓名： 姓名：令狐冲 年龄： 年龄：18 专业： 专业：信管
– 行为
修改学号、姓名、专业、年龄等等 修改学号、姓名、专业、
C++.NET程序设计 程序设计
ch1操作系统
Chapter 1: Introduction1.2Chapter 1: IntroductionWhat Operating Systems Do Computer-System Organization Computer-System Architecture Operating-System Structure Operating-System Operations Process Management Memory Management Storage Management Protection and Security Computing Environments1.3ObjectivesTo provide a grand tour of the major operating systemscomponentsTo provide coverage of basic computer system organization1.4What is an Operating System?A program that acts as an intermediary between a user of acomputer and the computer hardware. Operating system goals:zExecute user programs and make solving user problems easier.zMake the computer system convenient to use.Use the computer hardware in an efficient manner.1.5Operating Systems Driven FactorsMuch of operating system history driven by relative cost factors ofhardware and people. Hardware started out fantastically expensive relative to people and the relative cost has been decreasing ever since. Relative costs drive the goals of the operating system.z In the beginning: Expensive Hardware, Cheap People Goal: maximize hardware utilization.zNow: Cheap Hardware, Expensive People Goal: make it easy for people to use computer.1.6Early Days of Computer UseComputers were huge machines that are expensive to buy, run andmaintain.Computers were used in single user, interactive mode.Programmers interact with the machine at a very low level -flickconsole switches, dump cards into card reader, etc. The interface is basically the raw hardware.1.7A Problem in Early Days of Computer UseProblem: Code to manipulate external I/O devices is very complex,and is a major source of programming difficulty.Solution: Build a subroutine library (device drivers) to manage theinteraction with the I/O devices. The library is loaded into the top of memory and stays there. This is the first example of something that would grow into an operating system.1.81st Problem when Computers are ExpensiveProblem: computer idles while programmer sets things up. Poorutilization of huge investment.Solution 1: Hire a specialized person to do setup. Faster thanprogrammer, but still a lot slower than the machine.Solution 2: Build a batch monitor. Store jobs on a disk (spooling),have computer read them in one at a time and execute them. Big change in computer usage: debugging now done offline from print outs and memory dumps.1.92nd Problem when Computers are ExpensiveProblem: At any given time, job is actively using either the CPU oran I/O device, and the rest of the machine is idle and therefore unutilized.Solution: Allow the job to overlap computation and I/O. Bufferingand interrupt handling added to subroutine library.1.103rd Problem when Computers are ExpensiveProblem: one job can't keep both CPU and I/O devices busy. (Havecompute-bound jobs that tend to use only the CPU and I/O-bound jobs that tend to use only the I/O devices.) Get poor utilization either of CPU or I/O devices.Solution: multiprogramming -several jobs share system.Dynamically switch from one job to another when the running job does I/O. Big issue: protection. Don't want one job to affect the results of another. Memory protection and relocation added tohardware, OS must manage new hardware functionality. OS starts to become a significant software system. OS also starts to take up significant resources on its own.1.111st Problem When Computers Became Cheaper, People Costs Become SignificantProblem: It becomes important to make computers easier touse and to improve the productivity of the people. One big productivity sink: having to wait for batch output . So, it is important to run interactively. But computers are still so expensive that you can't buy one for every person.Solution: interactive timesharing.1.122nd Problem When Computers Became Cheaper, People Costs Become SignificantProblem: Old batch schedulers were designed to run a job for aslong as it was utilizing the CPU effectively (in practice, until it tried to do some I/O). But now, people need reasonable response time from the computer.Solution: Preemptive scheduling.1.133rd Problem When Computers Became Cheaper, People Costs Become SignificantProblem: People need to have their data and programs aroundwhile they use the computer.Solution: Add file systems for quick access to data. Computerbecomes a repository for data, and people don't have to use card decks or tapes to store their data.1.144th Problem When Computers Became Cheaper, People Costs Become SignificantProblem: The boss logs in and gets terrible response time becausethe machine is overloaded.Solution: Prioritized scheduling. The boss gets more of themachine than the peons.1.15Hardware Becomes Cheaper and Users moreSophisticated.People need to share data and information with otherpeople.zComputers become more information transfer,manipulation and storage devices rather than machines that perform arithmetic operations.zNetworking becomes very important, and as sharing becomes an important part of the experience so does security.z Operating systems become more sophisticated.1.16Computer System StructureComputer system can be divided into four componentszHardware –provides basic computing resourcesCPU, memory, I/O deviceszOperating systemControls and coordinates use of hardware among variousapplications and userszApplication programs –define the ways in which the system resources are used to solve the computing problems of the usersWord processors, compilers, web browsers, databasesystems, video gameszUsersPeople, machines, other computers1.17Four Components of a Computer System1.18Operating System DefinitionOS is a resource allocatorz Manages all resourceszDecides between conflicting requests for efficient and fair resource useOS is a control programzControls execution of programs to prevent errors and improper use of the computer1.19Operating System Definition (Cont.)No universally accepted definition“Everything a vendor ships when you order an operating system”is good approximationzBut varies wildly“The one program running at all times on the computer”is thekernel. Everything else is either a system program (ships with the operating system) or an application program1.20Computer Startupbootstrap program is loaded at power-up or rebootzTypically stored in ROM or EPROM, generally known as firmwarez Initializates all aspects of systemzLoads operating system kernel and starts execution1.21Computer System OrganizationComputer-system operationzOne or more CPUs, device controllers connect through common bus providing access to shared memory zConcurrent execution of CPUs and devices competing for memory cycles1.22Common Functions of InterruptsInterrupt transfers control to the interrupt service routine generally,through the interrupt vector , which contains the addresses of all the service routines.Interrupt architecture must save the address of the interruptedinstruction.Incoming interrupts are disabled while another interrupt is beingprocessed to prevent a lost interrupt .A trap is a software-generated interrupt caused either by an erroror a user request.An operating system is interrupt driven.1.23Interrupt HandlingThe operating system preserves the state of the CPU by storingregisters and the program counter.Determines which type of interrupt has occurred:z pollingzvectored interrupt systemSeparate segments of code determine what action should be takenfor each type of interruptOn completion,the cpu resumes the interrupted computation.1.24Interrupt Timeline1.25I/O StructureAfter I/O starts, control returns to user program only upon I/Ocompletion.z Wait instruction idles the CPU until the next interrupt z Wait loop.zAt most one I/O request is outstanding at a time, no simultaneous I/O processing.After I/O starts, control returns to user program without waitingfor I/O completion.z System call –request to the operating system to allow user to wait for I/O completion.z Device-status table contains entry for each I/O device indicating its type, address, and state.zOperating system indexes into I/O device table to determine device status and to modify table entry to include interrupt.1.26Two I/O Methods Synchronous Asynchronous1.27Device -Status Table1.28Direct Memory Access StructureUsed for high-speed I/O devices able to transmit information atclose to memory speeds.Device controller transfers blocks of data from buffer storagedirectly to main memory without CPU intervention.Only one interrupt is generated per block, rather than the oneinterrupt per byte.1.29Storage StructureMain memory –only large storage media that the CPU can accessdirectly.Secondary storage –extension of main memory that provides largenonvolatile storage capacity.Magnetic disks –rigid metal or glass platters covered withmagnetic recording materialzDisk surface is logically divided into tracks , which are subdivided into sectors .1.30Storage HierarchyStorage systems organized in hierarchy.z Speed z Cost zVolatility1.31Storage -Device Hierarchy1.32Performance of Various Levels of Storage1.33CachingCaching –copying information into faster storage system; mainmemory can be viewed as a last cache for secondary storage. Information in use copied from slower to faster storage temporarily Faster storage (cache) checked first to determine if information istherez If it is, information used directly from the cache (fast)zIf not, data copied to cache and used there Cache smaller than storage being cachedz Cache management important design problem zCache size and replacement policy1.34Migration of Integer A from Disk to RegisterMultitasking environments must be careful to use most recentvalue , no matter where it is stored in the storage hierarchyMultiprocessor environment must provide cache coherency inhardware such that all CPUs have the most recent value in their cacheDistributed environment situation even more complexzSeveral copies of a datum can exist1.35Operating System StructureMultiprogramming needed for efficiencyz Single user cannot keep CPU and I/O devices busy at all timesz Multiprogramming organizes jobs (code and data) so CPU always has one to executez A subset of total jobs in system is kept in memoryz One job selected and run via job schedulingzWhen it has to wait (for I/O for example), OS switches to another jobTimesharing (multitasking)is logical extension in which CPU switches jobs so frequently that users can interact with each job while it is running, creating interactive computingz Response time should be < 1 secondz Each user has at least one program executing in memory >process z If several jobs ready to run at the same time >CPU schedulingz If processes don’t fit in memory, swapping moves them in and out to runzVirtual memory allows execution of processes not completely in memory1.36Memory Layout for Multiprogrammed System1.37Operating -System OperationsInterrupt driven by hardwareSoftware error or request creates exception or trapzDivision by zero, request for operating system serviceOther process problems include infinite loop, processes modifyingeach other or the operating systemDual-mode operation allows OS to protect itself and other systemcomponentsz User mode and kernel mode zMode bit provided by hardwareProvides ability to distinguish when system is running usercode or kernel codeSome instructions designated as privileged , onlyexecutable in kernel modeSystem call changes mode to kernel, return from call resetsit to user1.38Transition from User to Kernel ModeTimer to prevent infinite loop / process hogging resourcesz Set interrupt after specific period z Operating system decrements counter z When counter zero generate an interruptzSet up before scheduling process to regain control or terminate program that exceeds allotted time1.39Process ManagementA process is a program in execution. It is a unit of work within the system. Program is a passive entity , process is an active entity .Process needs resources to accomplish its taskz CPU, memory, I/O, files z Initialization dataProcess termination requires reclaim of any reusable resourcesSingle-threaded process has one program counter specifying location of next instruction to executezProcess executes instructions sequentially, one at a time, until completionMulti-threaded process has one program counter per threadTypically system has many processes, some user, some operating system running concurrently on one or more CPUszConcurrency by multiplexing the CPUs among the processes / threads1.40Process Management ActivitiesThe operating system is responsible for the following activities inconnection with process management: Creating and deleting both user and system processes Suspending and resuming processesProviding mechanisms for process synchronization Providing mechanisms for process communication Providing mechanisms for deadlock handling1.41Memory ManagementAll data in memory before and after processing All instructions in memory in order to execute Memory management activitieszKeeping track of which parts of memory are currently being used and by whomzDeciding which processes (or parts thereof) and data to move into and out of memoryz Allocating and deallocating memory space as needed1.42Storage ManagementOS provides uniform, logical view of information storagez Abstracts physical properties to logical storage unit -file zEach medium is controlled by device (i.e., disk drive, tape drive)Varying properties include access speed, capacity, data-transfer rate, access method (sequential or random)File-System managementz Files usually organized into directoriesz Access control on most systems to determine who can access whatzOS activities includeCreating and deleting files and directories Primitives to manipulate files and dirs Mapping files onto secondary storageBackup files onto stable (non-volatile) storage media1.43Mass -Storage ManagementUsually disks used to store data that does not fit in main memory or data that must be kept for a “long”period of time. Proper management is of central importanceEntire speed of computer operation hinges on disk subsystem and its algorithmsOS activitiesz Free-space management z Storage allocation zDisk schedulingSome storage need not be fastz Tertiary storage includes optical storage, magnetic tape z Still must be managedzVaries between WORM (write-once, read-many-times) and RW (read-write)1.44I/O SubsystemOne purpose of OS is to hide peculiarities of hardware devicesfrom the userI/O subsystem responsible forzMemory management of I/O including buffering (storing data temporarily while it is being transferred), caching (storing parts of data in faster storage for performance), spooling (the overlapping of output of one job with input of other jobs)z General device-driver interface zDrivers for specific hardware devices1.45Protection and SecurityProtection –any mechanism for controlling access of processes orusers to resources defined by the OSSecurity –defense of the system against internal and externalattackszHuge range, including denial-of-service, worms, virusesSystems generally first distinguish among users, to determine whocan do whatz User identities (user IDs , security IDs) include name and associated number, one per userz User ID then associated with all files, processes of that user to determine access controlzGroup identifier (g roup ID ) allows set of users to be defined and controls managed, then also associated with each process, filezPrivilege escalation allows user to change to effective ID with more rights1.46Computing EnvironmentsTraditional computerzOffice environmentPCs connected to a network, terminals attached tomainframe or minicomputers providing batch and timesharingNow portals allowing networked and remote systemsaccess to same resourceszHome networksUsed to be single system, then modems Now firewalled, networked1.47Computing Environments (Cont.)Client-Server Computingz Dumb terminals supplanted by smart PCszMany systems now servers , responding to requests generated by clientsCompute-server provides an interface to client to request services (i.e. database)File-server provides interface for clients to store and retrieve files1.48Peer -to -Peer ComputingAnother model of distributed system P2P does not distinguish clients and serversz Instead all nodes are considered peers z May each act as client, server or both zNode must join P2P networkRegisters its service with central lookup service on network,orBroadcast request for service and respond to requests forservice via discovery protocol zExamples include Napster and Gnutella1.49Web -Based ComputingWeb has become ubiquitous PCs most prevalent devicesMore devices becoming networked to allow web access New category of devices to manage web traffic among similarservers: load balancersUse of operating systems like Windows 95, client-side, haveevolved into Linux and Windows XP, which can be clients and servers1.50Chapter 1: IntroductionWhat Operating Systems Do Computer-System Organization Computer-System Architecture Operating-System Structure Operating-System Operations Process Management Memory Management Storage Management Protection and Security Computing EnvironmentsEnd of Chapter 1。
ch1直流电路
第1 章直流电路1.1 电路基本结构1.2 电路的主要物理量1.3 欧姆定律1.4 电阻元件1.5 电路的状态及电源外特性1.6 负载的连接1.7 电器设备额定值1.8 电路中各点电位的计算1.9 基尔霍夫定律1.10 支路电流法*1.11 电路模型的概念及电流源、电压源*1.12 戴维宁定理*1.13叠加定理1.1电路的基本结构电流所流过的路径称为电路。
它是为了某种需要由电工设备或元件按一定方式组合起来的。
电路的结构形式和所能完成的任务是多种多样的，最典型的是照明电路。
照明电路实物图照明电路电路图实际应用中，电路还必须有一些辅助设备，如控制电路通、断的开关及保障安全用电的熔断器等。
将非电形态的能量转换成电能的供电设备。
如发电机、电池等；将电能转换成非电形态能量的用电设备。
如电动机、照明灯等；传递信号、传输电能；负载：电源:连接导线：1.2电路的主要物理量1.2.1 电流带电粒子有规则的定向移动形成电流。
电解液中的正、负离子(正、负电荷)带电粒子金属导体中的自由电子(负电荷){规定正电荷移动的方向为电流的实际方向R> 0< 0R 电流的实际方向与参考方向一致时电流值为正；反之为负。
电流的参考方向(正方向)电路图中标注的电流方向通常都是参考方向电流一词既阐述一种物理现象，又表示带电粒子定向运动强弱的物理量。
电流的强弱(或大小)：tQ I =电流的单位是安(A )；毫安(mA )、微安(μA )1 A = 103mA = 106μAt ：为时间，单位是秒(s )；Q ：t 时间内通过导线的电荷量，单位是库(C )；I ：电流交流电的实际方向随时间而变，必须规定电流的参考方向。
电流对负载有各种不同的作用和效果电流的作用和效果电流的作用效果1.2.2 电压与电动势维持电路中的电流，必须在它的两端保持电压；电源在电路中产生和保持电压; 电源内部的非静电力分离电荷，把其它形式能量转换成电能。
电压为零＋＋＋低电压＋＋＋高电压＋＋＋要把电荷分离，必须对电荷做功，而做功是由电源完成的。
2014热质交换题库ch1
Ch1绪论知识点：1.热质交换是传递热量和质量的设备，热量是指全热量，包括显热的传递和潜热的传递。
2.按工作原理分类，热质交换设备分为表面式、直接接触式、蓄热式和热管换热器3.表面式换热器冷热流体互不接触，热量由热流体通过壁面传给冷流体。
表面式换热器存在固体传热面，以中间间隔面为传热面，因此存在接触热阻，传热效率低于混合式换热器。
4.蓄热式换热器冷热流体互不接触，热量由热流体通过蓄热体传给冷流体。
蓄热式换热器存在固体传热面，以蓄热体为传热面，存在接触热阻，传热效率低于混合式换热器。
5.混合式换热器又称直接接触式换热器，冷热流体直接接触，混合进行换热。
混合式换热器不存在固体传热面，不存在接触热阻，传热效率高于表面式换热器、蓄热式换热器。
6.管式、板式换热器都属于表面式换热器。
7.按流体流动方向分类，热质交换设备分为顺流式、逆流式、叉流式和混流式换热器8. 混流式换热器中，当冷、热流体交叉次数在四次以上时，可根据两种流体流向的总趋势，将其看成逆流或顺流。
9.叉流式流体的流动方向互相垂直交叉。
10.石墨、聚四氟乙烯和玻璃为材料的换热器可用于处理有腐蚀性的介质的换热。
11.三种传递现象的含义，各自发生的条件，各自的基本定律。
填空题用来表征由分子扩散引起的动量传递规律的定律是牛顿粘性定律。
用来表征由分子扩散引起的热量传递规律的定律是傅立叶定律。
用来表征由分子扩散引起的质量传递规律的定律是斐克定律。
(3分)当流体中存在速度梯度时，会发生动量传递；当存在___温度___梯度时，会发生热量传递；当存在质量浓度梯度时，则发生质量的传递现象。
质交换的推动力是浓度差，热交换的推动力是温度差，动量交换的推动力是速度差。
热质交换同时存在过程的推动力是焓差。
质交换的基本型式是分子扩散、对流扩散，其中对流扩散较强烈。
分子扩散是分子的微观运动引起的，而湍流传递是由旋涡混合造成的流体微团的宏观运动引用。
菲克定律是表示质量传递现象的基本定律，表达式为，其中负号表示质量传递的方向是浓度梯度的负方向（或者质量是朝浓度降低的方向传递的）。
ch1算法概述
15
(3)欧几里德算法
▪ gcd ( m, n ) = gcd ( n, m mod n )
同
➢ gcd ( 24, 18 ) = gcd ( 18, 6 ) = gcd ( 6, 0 ) = 6
一
▪ 输入 正整数m和n
个
输出 m和n的最大公因子
算
1. 如果n = 0, 计算停止返回m, m即为结果；否则继续2。 法
4
算法2 可以运用公式
1 2 3 n n(n 1) 直接计算; 2
第一步 取n=5;
第二步 计算 n(n 1) 2
第三步 输出运算结果。
5
例2：三个牧师和三个野人过河，只有一条能装 下两人的船，在河的任一边或者船上，若野人 人数大于牧师人数，那么牧师就会有被吃掉的 危险。你能不能找出一种安全的渡河算法呢？
错误。 ④ 注意学习和总结。 ⑤ 用大脑“运行”算法是学习算法很好的方法。 ⑥ 解题时要学会择优。简单说择优要考虑四个方面：
可读性、可修改性、时间效率和空间效率。
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从算法到实现-算法基本技巧举例
▪ a. 算术运算的妙用 ➢ 例1.2 开灯问题
▪ b. 巧用“标志量” ➢ 例1.3 判定输入n个数据互不相等
➢ {d=d*i;
➢ m=m/i;
➢ n=n/i;}
➢ print(d ,“is maximal common divisor”);
➢}
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(2)计算gcd(m,n)的连续整数检测(枚举)算法
第一步：将min{m,n}的值赋给d。 第二步：m除以d，若余数为0，进入第三步；否则第四步。 第三步：n除以d，若余数为0，返回d值(结果)；否则第四步。 第四步：把d的值减1，返回第二步。 例如：对于60和24这两个数，该算法会先尝试24，然后是23，
烷烃知识点总结
第一节烷矩甲烷一、甲烷的存在和能源（1）甲烷是山c、H元素组成的最简单的桂，是含氢量最高的有机物。
是天然气、沼气、油田气、煤矿坑道气的主要成分。
俗名乂叫沼气.坑气，由腐烂物质发酵而成。
天然气是一种高效.低耗.污染小的清洁能源.（2）世界上20%的能源需求是由天然气供给的，我国的天然气主要分布在东西部（西气东输）二、物理性质：甲烷是一种没有颜色，没有气味的气体（天然气为臭味是因为掺杂了H2S等气体）,标准状况下密度是L （可求出屮烷的摩尔质量为16g/moL）,极难溶于水（两个相似相溶原理都可解释）。
三、甲烷分子的组成及结构：1>组成：如何确定中烷属于绘，即如何确定有机物有哪些元素组成通常采用燃烧法。
点燃、CH4+ 202-------------> CO2 + 2H2O那么可以肯定屮烷中一定有C、H两元素，而不能确定是否有O元素，于是需要实验数据：如甲烷气体点燃后产物使浓硫酸增重，使碱石灰增重。
计算：中烷中C元素为，，H元素为mob g,;两者加起来刚好等于甲烷的质量，故屮烷中只含C、H两元素。
且两者比例为4,但4的物质有很多如CH4、C2H8、C3H12等，如何确定究竟为哪个,则设屮烷化学式为C X H4X（CH4为最简式）, 要求出x值还需知道其相对分子质量。
山标准状况下密度是L,可求出屮烷的摩尔质量为16g/moL,故得到于是甲烷的化学式为CH4O2、结构知道了屮烷的组成，究竟屮烷的空间构型如何到底是平面正四边形还是立体正四面体，科学家为了弄清楚这个问题，分析了甲烷的二氯代物CH2CI2的种类。
如果屮烷是正四边形，那么CH2CI2应该有两种产物（邻位和对位）必有熔沸点等物理性质不同，但如果是立体正四面体，其二氯代物就只有一种。
事实上科学家发现CH2CI2确实只有一种，所以确定甲烷的空间构型为正四面体，在甲烷分子中一碳原子为中心，四结构简式（在结构式的基础上省略C—H单键）:CH4 最简式（各元素原子个数的最简单的比值）：CH4 ［展示］甲烷的球棍模型、比例模型。
Ch1_基本知识(1)
高速数字系统设计2007年3月1日第一章基本知识1-1 信号与信号完整性（Signal Integrity）1-2 频率与时间1-3时间与距离1-4集总系统与分布系统1-5-3dB频率与上升时间1-6四种电抗1-7高速数字系统中的电阻、电容和电感元件中国科大快电子学安琪21-1 信号与信号完整性（Signal Integrity）信号：“信号”是一个使用非常广泛的名词。
从信息论的观点出发，信号是信息的一种物理体现，或者说：信号是信息的载体。
广义而言：信号被定义为一个随时间（和位置）变化的物理量。
模拟信号：在规定的连续时间范围内，信号的幅度值可以取连续范围的任意数值。
简单地讲：是指时间和幅度均是连续的物理量。
数字信号：在时间和幅度上都量化后取得的信号。
它是以某种时间间隔依次出现的数字序列。
简单地讲：是指时间和幅度均是离散的物理量。
A/D模拟信号数字信号D/A中国科大快电子学安琪3中国科大快电子学安琪4分析方法：时域和频域时域分析方法：用两维空间内的函数作为信号的数学模型，即时间变量t 和幅度变量f(t)（电压、电流或功率）。
X 轴是时间变量，Y轴是表示物理量的幅度变量。
t －f(t)时域是真实存在的域，是唯一实际存在的域。
中国科大快电子学安琪5频域分析方法所谓的频域分析，仍然用两维空间内的函数作为模拟信号的数学模型，描述模拟信号的两个最基本参数是频率和幅度。
采用频率变量（f ）代替时间变量（t ），幅度变量（电压、电流和功率: G(f)）是频率的函数。
X 轴是频率变量，Y 轴是表示物理量的幅度变量。
正弦波是频域中唯一存在的波形，其特征： 频率； 幅度；相位中国科大快电子学安琪6时域时域-频域的关系)(t f 频域dte tfg t j ωω－∫∞∞−=)()(傅立叶变换dte g tf t j ωω∫∞∞−=)()(傅立叶反变换)(ωg 从频谱分析的角度上看，时域中的任何信号, 都可以用若干个不同频率，不同幅度的正弦波信号叠加来表示。
高速数字设计教程-Ch1_基本知识(2)
高速数字系统设计2006年2月22日第一章基本知识1-1 信号与信号完整性（Signal Integrity）1-2 频率与时间1-3 时间与距离1-4 -3dB频率与上升时间1-5 集总系统与分布系统1-6 四种电抗1-7 高速数字系统中的电阻、电容和电感元件中国科大快电子学安琪21-2 频率与时间电路元件的参数是对频率敏感的，在不同的频率范围内会表现出来不同的特性。
任何一种电参数，其数值仅在一定的频率范围内有效。
某参数f中国科大快电子学安琪3几种无源元件的阻抗中国科大快电子学安琪4考虑两个极端情况：1. 一个频率为10-12的正弦波波形变化一个周期需要3万年。
若输入到TTL电路，其输出电压每天变化不到1µV。
任何一个包含这样低频率的半导体器件的试验都会以失败而告终。
在这样长的时间尺度来看，集成电路只是一小块氧化硅。
2. 一个频率为1012的正弦波信号周期为1ps，数字电路根本无法响应这个频率的信号。
一些电路参数发生变化。
如地线的电阻由于趋肤效应由0.01Ω（1KHz）变为1Ω，并且还获得50Ω的感应电抗。
中国科大快电子学安琪5中国科大快电子学安琪6到底多高的频率会影响到高速数字电路的设计呢？要处理的高速数字信号的频带宽度是多少？中国科大快电子学安琪7频域'时域频域中的每个谐波分量都是时域中定义在t ＝－∞到＋∞上的正弦波。
将所有频率的正弦波在时域中的每个时间点上进行叠加，就可以得到时域中的波形。
任何一个时域的信号，都可以用一系列相应的正弦波叠加而成。
中国科大快电子学安琪8频域时域0次＋1次谐波0次＋1次＋3次谐波叠加比较：频域 时域叠加比较：随着参与叠加的谐波分量的增加，方波的顶端更平滑，上升时间更短，越接近理想方波。
对于实际的波形，包含的谐波分量越多，或者说信号带宽越高，信号的上升时间就越小。
带宽的概念本身是一个近似。
中国科大快电子学安琪9要解决的问题考虑信号带宽的定义，或者说找到一个谐波分量，其上更高的谐波分量对信号的近似的影响可以忽略。
ch1 材料结构的基本知识[1]
根据量子力学，各个壳层的S态、P态中电子的充 满程度对该壳层的能量水平起着重要作用。
价电子： 电负性：用来 衡量原子吸引 电子能力的参 数。
§1.2 原子间的结合键(interatomic bonding)
第一章 材料结构的基本知识
材料的分类
按使用性能分： 结构材料： （强度、塑性、韧性等 力学性能） 功能材料： （电、磁、光、热等 物理性能） 按组成分： 金属材料 (metals) 陶瓷材料 (ceramics)
高分子材料 (polymers)
复合材料 (composites)
材料科学与工程的四个要素 材料使用 性 能 performa nce
2.合金：指两种或两种以上的金属或金属与非金属 经熔炼、烧结或用其它方法组合而成的具有金属特 性的物质。如：铜镍合金、碳钢、合金钢、铸铁
组元：组成合金的最基本的、独立的物质。 如：Cu-Ni合金，Fe-FeS合金 二元合金：如：Fe-C二元系合金 三元合金：如：Fe-C-Cr三元系合金 多元合金
Cl与Na形成离子键
一种材料由两种原子组成， 且一种是金属，另一种是 非金属时容易形成离子键 的结合(如左图)。由NaCl 离子键的形成可以归纳出 离子键特点如下： 1.金属原子放弃一个外 层电子，非金属原子得到 此电子使外层填满，结果 双双变得稳定。 2.金属原子失去电子带 正电荷，非金属原子得到 电子带负电荷，双双均成 为离子。 3. 离子键的大小在离子 周围各个方向上都是相同 的，所以，它没有方向性
§1.1
原子结构
一、原子的电子排列
核外电子的分布与四个量子数有关，且服从两个基本 原理： 1.Pauli不相容原理(Pauli principle) ：一个原子中 不可能存在四个量子数完全相同的两个电子。 2.能量最低原理：电子总是优先占据能量低的轨道，使 系统处于最低能量状态。
人工智能_ch1
• 特征
– 通过神经元间的并行协同作用实现信息处理。 – 通过神经元间的连接存储知识和信息，具有联想和鲁棒性。 – 通过对神经元间连接强度的动态调整，可较方便地实现对人 类学习、分类等能力的较好模拟。 – 适合于模拟人类的形象思维 – 求解问题时，可以比较快的获得满意的近似解。
– 系统集成方法
• 观点：
§2、人工智能的研究方法与目标
• 研究方法
– 以符号处理为核心的方法——符号主义
• 观点：
– 计算机具有符号处理的推算能力，这种能力蕴涵演绎推理的 内涵。因此，可通过相应的程序体系来体现出某种基于逻辑 思维的智能行为，达到模拟人类部分智能的目的。
• 特征：
– 立足于逻辑运算和符号操作，适合于模拟人的逻辑思维过程， 解决需要进行逻辑推理的复杂问题 – 知识可用显示的符号表示，在已知基本规则的情况下，无需 输入大量的细节知识 – 便于模块化，易于修改 – 能于传统的符号数据库进行很好的连接 – 可对推理结论进行解释，便于对各种可能性进行选择
• 扩展：比人更广泛，面更广（横向）
– 个体的智能机器与个体的人——机器可能更强 – 群体的智能机器与群体的人——人更强• 图灵Fra bibliotekTuring）测试
– 目的：机器是否有智能及智能水平 – 方法：分别让人与机器位于两个房间，它们可 以通话，但彼此看不到对方。如果通过对话， 作为人的一方分辨不出对方是机器还是人，那 么可以认为被测试的机器具有智能，且达到了 人类智能的水平。 – 测试实例
正在与深蓝下棋的卡斯帕罗夫
IBM的“深蓝”（续1）
• 96年2月第一次比赛结果： • “深蓝”：胜、负、平、平、负、负 • 97年5月第二次比赛结果： • “深蓝”：负、胜、平、平、平、胜
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电阻器分类特性
碳 膜 碳合成 2.2 Ω ～ 10MΩ 线绕 0.1 Ω ～ 33KΩ 金属膜
5 Ω ～ 1MΩ 块合金 1 Ω ～ 100KΩ 高阻
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电阻排分类特性
电阻网络
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电阻器的主要参数
电阻器的阻值：频率和温度的函数。Ω, KΩ, MΩ. 电阻温度系数：温度每变化1度时阻值的相对变化。
L R L
C0 电感器的等效电路
C0
电感器线圈的电感：L 电感器线圈的总损耗电阻（串联等效 电阻）：R 电感器线圈的固有电容C0
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尺寸（mm，L×W × H） 0.6 × 0.3 × 0.25 1.0 × 0.5 × 0.25 1.6 × 0.8 × 0.45 2.0 × 1.25 × 0.5 3.2 × 1.6 × 0.6 3.2 × 2.6 × 0.6 5.1 × 2.5 × 0.6 6.5 × 3.2 × 0.6
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Z
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表贴电阻命名方法
特性 ·体积小，重量轻； ·适应再流焊与波峰焊； ·电性能稳定，可靠性高； ·装配成本低，并与自动装贴设备匹配； ·机械强度高、高频特性优越。 产品代号 型号 电阻温度系数 阻 值 电阻值误差 包装方法
代 号
型号
代 号
T.C.R
表示方式
阻
值
代 号
误差值
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电阻器型号的命名方法
第一部分：主称 符号 R W 意义 电阻器 电位器 第二部分：材料 符号 T H S N J Y C I P U X M G 意义 碳膜 合成膜 有机实芯 无机实芯 金属膜 氧化膜 沉积膜 玻璃釉膜 硼酸膜 硅酸膜 线绕 压敏 光敏 符号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 G T W D B C R 热敏 P W 第三部分：特征 电阻器 普通 普通 超高频 高阻 高温 — 精密 高压 特殊 高功率 可调 — — 温度补偿用 温度测量用 旁热式 稳压式 正温度系数 电位器 普通 普通 — — — — 精密 特殊函数 特殊 — — 微调 多圈 — — — — — 第四部分：序号 对主称、材料相同，仅 性能指标尺寸大小有区 别，但基本不影响互换 使用的产品，给同一序 号；若性能指标、尺寸 大小明显影响互换时， 则在序号后面用大写字 母作为区别代号。
1 + j ωL j ωC
Z = R + j ωL
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5
线绕电阻器
1 Z = R + j ωL ） （ // j ωC
R L
时间常数：
L τ = －RC R
时间常数 τ 越小越好。
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C
6
电阻器的主要种类
薄膜电阻器 金属膜电阻 金属氧化膜电阻 碳膜电阻 合金型电阻器 线绕电阻器 块合金型电阻器 表贴电阻器
中国科大 快电）
电容器的介质常数（电容量特性）
电容量是电容器最基本的性能参数。电容器的电容量主要决定于它的结构和所用的介质材料。当电 容器的结构一定时，电容器的电容量基本上是由介质材料所决定，即取决于材料的介质常数（ε）。 材料的介质常数ε 表示介质在某一电压下束缚电荷增加的能力，是表征介质极化的宏观物理量。因 此，电容器电介质的ε 越大表明了储存电荷的能力越强，其电容量相应也越大。
ατ =
1 dR R dt
αc =
1 R2 − R1 ⋅ R1 t 2 − t1
(1/ 0C )
其中：R1和R2分别为温度t1和t2的阻值。
电阻器的噪声 热噪声：白噪声。
2 eT = 4 KTRΔf
K: 波尔兹曼常数 T: 热力学温度
电阻器的额定功率
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电阻器的选用
使用金属膜或氧化膜电阻，绝对不用线绕电阻。 表面贴装（Surface Mounted）电阻。 功率考虑 同类电阻器，功率大，则高频特性差。
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电容元件
电容器也是由一些电阻、电感和电容分量构成的复杂阻抗系统，其电参数是 频率的函数。
L
RESR
C
RESR
电容器的高频等效电路
所有的电容器都包含有离散的引线电感（Lead Inductance），封装电感（Package Inductance）和安装电感（Mounting Inductance）。统称为离散的串联电感，与电 容器串联连接。电容器的串联电感会破坏电容器作为旁路电容的有效性。 所有的电容器还都包含有离散的串联电阻（Equivalent Series Resistance，简称为： ESR）。串联等效电阻是一个实在的欧姆电阻，和频率的关系不大，它也与电容器串联 相连。串联电阻也像引线电感一样，会破坏电容器的有效性。 电容器总是有漏电流存在，这个特性可以用一个并联的大电阻RP表示。
U Rp = Id
电容器的额定工作电压
在允许的温度范围内，能够连续长期施加在电容器上的最大电压有效值被称为额定 工作电压。超出这个数值，电容器则可能由于电介质漏电击穿而失效。 额定工作电压指的是允许加在电容器上的交、直流电压的总和。
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电容器选择
钽电解电容
聚酯
陶瓷
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电容器的吸收系数（介质吸收，Dielectric Absorption，简称：DA）
当我们在时间t1内将一电容器充电的某一电压U值，然后在t2时间将其短路，随即将电 路断开，并经过时间t3后，发现电容器两端又出现一定的电压Ua。这个电压被称为剩余电 压，这种现象被称为电容器的介质吸收现象。因而，定义一个电容器的吸收系数Ka来描述 一个电容器的介质吸收大小。 U
Ka =
a
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U
× 100%
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电容器的主要参数（3）
电容器的绝缘电阻（漏电流特性）
对一个非理想的电容器，当一个直流电压U加在其两端时，电容器上的电流实际上是 三部分电流组成，这就是所谓的位移电流Ic，吸收电流Ia和漏电流Id。我们有：
I = Ic + Ia + Id
当直流电压U加于电容器上并有漏电流Id产生时，两者之比就是电容器的绝缘电阻，即：
fo =
1 2π LC
f0
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电容器举例：100μF Tantalum电容
100
|Z|(Ω)
10
1.0
100m
等效电路
10 100 1.0K 10K 100K 1.0M 10M 100M Frequency (Hz)
阻抗随频率的变化曲线
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电容器的谐振频率与容值的关系
电容器的谐振频率（高频特性）
电容器的谐振频率fO是表征其高频特性的一个重要参数。如前所述，电容器只能工作在谐振频率fO 以下的频率，超过这个频率，电容器呈电感特性，已不适宜做电容器使用。因此，电容器的谐振频率fO 就是其工作的上限频率。
电容器的品质因素（损耗特性）
电阻的存在则一定会有功耗产生，将电容器上的一部分电能转化为热能。通常将电容器在电场作用 下，单位时间内因发热而损失的能量称为电容器的损耗。 电容器在高频应用时，常用电容器的品质因素 （Q）来表征电容器的损耗特性。品质因素的定义是电路的无功功率和有功功率之比。即：
fo =
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1 2π LC
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电容器阻抗随频率而变化
右图出了电容器的阻抗随频率 的变化的一个例子。图中红色虚线 对应着电容器的谐振频率fO， 在该频率处，表示感抗和容抗的 两条直线相交，其数值相等，相互 抵消。此时，电容器的阻抗等于等 效串联电阻RESR 构成的欧姆电阻， 呈最小值。 事实上，电容器只能工作在谐振 频率fO以下的频率，超过这个频率， 电容器呈电感特性，已不适宜做电容 器使用。所以说，电容器的谐振频率 fO是表征其高频特性的一个重要参数。 很显然，减少电容器的串联电感是提 高电容器的谐振频率fO的一个关键。
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电解电容器的频率特性
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电容器特性比较（1）
介质吸收：Ｄielectric Ａbsorption,
聚苯乙烯
聚丙烯
聚四氟乙烯
聚碳酸酯
聚酯
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26
电容器特性比较（2）
云母
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电感元件
电感器同样是由电感、电阻和电容分量构成的复杂阻抗系统，其电参数也 是频率的函数。
高速数字系统设计
2010年3月25日
第一章 基本知识
1-1 信号与信号完整性（Signal Integrity） 1-2 频率与时间 1-3 时间与距离 1-4 集总系统与分布系统 1-5 -3dB频率与上升时间 1-6 四种电抗 1-7 高速数字系统中的电阻、电容和电感元件
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1-7 高速数字系统中的电阻、电容和电感元件 1. 电阻元件 2. 电容元件 3. 电感元件
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3
电阻元件
电阻器是由一些电阻、电感和电容分量构成的复杂阻抗系统，其电参数是频率的函数。
Ri1 Rc Ro Ri2 电阻器的直流等效电路 Rc Rc Ro Ri Rc
电阻器电阻体的电阻Ro 电阻器电阻体与引出线之间的接触电阻RC 绝缘基体的分路电阻Ri1和保护层的分路电阻Ri2
为了简化电路，可用一个绝缘分路电阻 Ri 代替两个电阻Ri1 和Ri2 总的等效电阻为：
R = 2 RC + R0 // Ri
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电阻器的交流等效电路