计算机系统基础实验报告册.doc

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1、优质文本学 生 实 验 报 告理工类课程名称： 计算机系统根底3 专业班级： 学生学号： 学生姓名： 所属院部： 软件工程学院 指导教师： 张 正 20152016学年 第 二 学期 金陵科技学院教务处制实验报告书写要求实验报告原那么上要求学生手写，要求书写工整。假设因课程特点需打印的，要遵照以下字体、字号、间距等的具体要求。纸张一律采用A4的纸张。实验报告书写说明实验报告中一至四项内容为必填项，包括实验目的和要求；实验仪器和设备；实验内容与过程；实验结果与分析。各院部可根据学科特点和实验具体要求增加工程。填写考前须知1细致观察，及时、准确、如实记录。2准确说明，层次清晰。3尽量采用专用术语来

2、说明事物。4外文、符号、公式要准确，应使用统一规定的名词和符号。5应独立完成实验报告的书写，严禁抄袭、复印，一经发现，以零分论处。实验报告批改说明实验报告的批改要及时、认真、仔细，一律用红色笔批改。实验报告的批改成绩采用百分制，具体评分标准由各院部自行制定。实验报告装订要求实验批改完毕后，任课老师将每门课程的每个实验工程的实验报告以自然班为单位、按学号升序排列，装订成册，并附上一份该门课程的实验大纲。 实验工程名称： 计算机系统根底知识 实验学时： 3 同组学生姓名： 实验地点： 1216教室 实验日期： 2016.05.18. 实验成绩： 批改教师： 批改时间： 实验一 计算机系统根底知识一

3、、 实验目的及要求1 了解计算机的开展历史及应用；掌握计算机系统的组成及工作原理；认识微型计算机硬件和软件组成；掌握衡量计算机性能的重要指标；掌握计算机中信息的表示；掌握常用信息编码。2.学习相关资料了解计算机的开展历史及应用，掌握计算机系统组成及工作原理。在实验前完成自己姓名的各种编码，在实验时通过“信息与编码程序上机验证。翻开一个网页，对其编码方式进行转换。二、 实验仪器和设备1.PIII以上配置的计算机，安装有windows 2003 server /7/8.1 操作系统，LAN环境；2.装有字符信息与二进制信息与编码软件。图1-1三、 实验准备“信息与编码.exe文件，运行后界面如图1

4、-1所示。1二进制串转换成字符：可以将输入的二进制串逐字节转换成16进制和十进制，并可从ASCII码表中找到对应的字符注意：只限于可显示字符，不可显示字符用“代替显示，录入的二进制串中不允许有空格。2字符转换成N进制：可得到输入的英文字符的ASCII码值包括二进制、十六进制和十进制。3汉字转换：可得到输入的汉字的内码二进制、十六进制、区位码和国标码。四、 实验内容与步骤1计算机开展及系统组成通过学习课本及网络资源内容，答复以下问题的答案。1计算机领域的最高奖项是什么？ 图灵奖。2“图灵机模型是由哪位科学家提出的？ 阿兰麦席森图灵。3“图灵机的根本思想是什么？ 图灵的根本思想是用机器来模拟人们用

5、纸笔进行数学运算的过程。4“图灵机由哪几局部组成？ 1.一条无限长的纸带 TAPE 2.一个读写头 HEAD 3.一套控制规那么 TABLE4.一个状态存放器。5什么是“图灵测试？ 图灵测试是一种测试机器是不是具备人类智能的方法。6你知道IBM公司研制的计算机“深蓝与国际象棋世界冠军卡斯帕罗夫进行的那场人机大战吗？最终谁获胜了吗？ 知道 ；电脑。7计算机科学的奠基人是谁？ 图灵。8第一台计算机问世时间是什么时候？ 1946年2月。9计算机的分为几代？从逻辑元件、存储器、运算速度、有否操作系统、编程语言、主要用途等方面来总结 逻辑元件：4代 ；微处理器更新：5代。10计算机分为哪几类？ 通用计算

6、机和专用计算机。11计算机有哪些新技术？ 计算机技术包括:运算方法的根本原理与运算器设计、指令系统、中央处理器(CPU) 设计、流水线原理及其在CPU设计中的应用、存储体系、总线与输入输出。12什么是信息、数据、信息技术？ 信息是事物运动的状态与方式，是物质的一种属性。 数据是科学实验、检验、统计等所获得的和用于科学研究、技术设计、查证、决策等的数值。 信息技术是有关数据与信息的应用技术。其内容包括：数据与信息的采集、表示、处理、平安、传输、交换、显现、管理、组织、存储、检索等。13现代信息技术的内容是什么？ 现代信息技术包括ERP、GPS、RFID。14现代信息技术的特点是什么？ 多种形式，

7、多种路径，图文并茂，传输速度快。15计算机在信息社会中的应用有哪些类型？ 信息传播 ；通讯 ；计算处理。16CAD/CAM/CIMS/AI/EC的含义是什么？ 计算机辅助设计； 计算机辅助制造 ；计算机集成制造系统； 人工智能 ；电子商 务。17计算机系统由哪两局部组成？两者之间的关系是什么？ 软件和硬件 ；软件通过硬件实现功能，硬件受控于软件，在一个系统中两者缺一 不可。18冯诺依曼计算机的主要特点是什么？ 存储程序。19计算机硬件各局部的功能是什么？1.运算器 运算器又称算术逻辑单元Arithmetic Logic Unit简称ALU。它是计算机对数据进行加工处理的部件，包括算术运算加、减

8、、乘、除等和逻辑运算与、或、非、异或、比拟等。 2.控制器 控制器负责从存储器中取出指令，并对指令进行译码；根据指令的要求，按时间的先后顺序，负责向其它各部件发出控制信号，保证各部件协调一致地工作，一步一步地完成各种操作。控制器主要由指令存放器、译码器、程序计数器、操作控制器等组成。 硬件系统的核心是中央处理器Central Processing Unit，简称 CPU。它主要由控制器、运算器等组成，并采用大规模集成电路工艺制成的芯片，又称微处理器芯片。 3.存储 存储器是计算机记忆或暂存数据的部件。计算机中的全部信息，包括原始的输入数据。经过初步加工的中间数据以及最后处理完成的有用信息都存放

9、在存储器中。而且，指挥计算机运行的各种程序，即规定对输入数据如何进行加工处理的一系列指令也都存放在存储器中。存储器分为内存储器内存和外存储器外存两种。 4.输入设备 输入设备是给计算机输入信息的设备。它是重要的人机接口，负责将输入的信息包括数据和指令转换成计算机能识别的二进制代码，送入存储器保存。5.输出设备 输出设备是输出计算机处理结果的设备。在大多数情况下，它将这些结果转换成便于人们识别的形式。20存储器容量单位有哪些，它们之间的关系是什么？ 1KB=1024B； 1MB=1024KB ；1GB=1024KB； 1TB=1024GB。21简述计算机工作原理。计算机的根本原理是存贮程序和程序

10、控制。预先要把指挥计算机如何进行操作的指令序列称为程序和原始数据通过输入设备输送到计算机内存贮器中。每一条指令中明确规定了计算机从哪个地址取数，进行什么操作，然后送到什么地址去等步骤。22计算机软件的分类是什么？ 系统软件； 应用软件。23计算机编程语言的开展经过了哪些过程？ 机器语言； 汇编语言 ；高级语言。24编译与解释的区别是什么？ 笔译 ；口译。25主板的功能是什么？ 1.将不同电压的用电器连接在一起，并提供相应的电源； 2.将不同功能的用电器连接在一起，使它们相互传递信息； 3.接收外来数据，并给其它设备处理； 4.将内部设备处理的数据集中，并传递给外界； 5.平衡电脑中的数据、能源

11、、速度、温度、电流等。（26） CPU的主要性能指标是什么？1.主频即CPU的时钟频率(CPU Clock Speed)。一般说来，主频越高，CPU的速度越快。由于内部结构不同，并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样。 2.内存总线速度(Memory-Bus Speed) 指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的通信速度。 3.扩展总线速度(Expansion-Bus Speed) 指安装在微机系统上的局部总线如VESA或PCI总线接口卡的工作速度。 4.工作电压(Supply Voltage) 指CPU正常工作所需的电压。早期CPU的工作电压一般为5V，随着CPU主频的提高，CPU工作

12、电压有逐步下降的趋势，以解决发热过高的问题。 5.地址总线宽度决定了CPU可以访问的物理地址空间，对于486以上的微机系统，地址线的宽度为32位，最多可以直接访问4096 MB的物理空间。 6.数据总线宽度决定了CPU与二级高速缓存、内存以及输入/输出设备之间一次数据传输的信息量。 7.内置协处理器含有内置协处理器的CPU，可以加快特定类型的数值计算，某些需要进行复杂计算的软件系统，如高版本的AUTO CAD就需要协处理器支持。 8.超标量是指在一个时钟周期内CPU可以执行一条以上的指令。Pentium级以上CPU均具有超标量结构；而486以下的CPU属于低标量结构，即在这类CPU内执行一条指

13、令至少需要一个或一个以上的时钟周期。 9.L1高速缓存即一级高速缓存。内置高速缓存可以提高CPU的运行效率，这也正是486DLC比386DX-40快的原因。内置的L1高速缓存的容量和结构对CPU的性能影响较大， 这也正是一些公司力争加大L1级高速缓冲存储器容量的原因。不过高速缓冲存储器均由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU 管芯面积不能太大的情况下，L1级高速缓存的容量不可能做得太大。 10.采用回写(Write Back)结构的高速缓存它对读和写操作均有效，速度较快。而采用写通(Write-through)结构的高速缓存，仅对读操作有效27内存的类型及其特点是什么？ sdr; ddr ;

14、ddr2 ;频率高 ;速度快.28外存的类型及其特点是什么？外存速度慢、存储内容断电后不丧失 外存的数据调到内存中处理，处理后的数据由写回外存。（29） 总线与接口的概念及功能是什么？总线Bus是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束， 按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，它是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共

15、通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的。 接口是一套标准，满足这个标准的设备，我们就可以把他们组装到一起，从而实现该设备的功能。30微型计算机常见的根本输入输出设备有哪些？输入设备：键盘、鼠标、扫描仪、视频头等等输出设备：显示器又叫监视器、打印机、音箱等。31显示器的主要技术指标有哪些？ 扫描方式 、刷新频率、点距、带宽、亮度和比照度、亮度和比照度。32针式、喷墨、激光打印机的特点各是什么？针式打印机是用机械冲击的原理用打印针打击色带而将文字或图案留在纸上的，受限于工作方式，一来声音会较大，二来精细度受到针大小的限制不会很细腻，所以一般用来打印文档，但是也是由于这个工作原理，它

16、是目前唯一能打印一式多联单的打印机。一般为单色，也有多色带的机型，不过很少 ；喷墨打印机用控制墨水喷出的方式来实现文字或图片输出的，墨水成为这种打印机用得最多的耗材，随着技术的进步，墨滴可以做得更细，墨水可以做得色彩更好，保存时间更长，所以一般用来打相片，但是用机械方式运行墨盒，所以打印速度很难提高 ；激光打印机用扫描的方式使打印机内硒鼓相应部份带电沾上墨粉后压到纸上，纸经高温后墨水融化并凝固成文字或图案，由于它是转一次成一页，所以速度最快，黑白的打印效果也是最好的，常用于文档打印。现在也有彩色的激光打印机，但是体积较大，价格较贵，色彩也不如喷墨的，而且不能放入专用的相片打印纸，不过即使能放入

17、，也不会有喷墨的效果好。（33） 什么是Unicode编码？Unicode码扩展自ASCII字元集。在严格的ASCII中，每个字元用7位元表示，或者电脑上普遍使用的每字元有8位元宽；而Unicode使用全16位元字元集。这使得Unicode能够表示世界上所有的书写语言中可能用於电脑通讯的字元、象形文字和其他符号。34为什么电子邮件中会出现乱码？ 因为发件人和收件人所使用的字符编码不同。35在互联网上使用最广的一种unicode的实现方式是什么？ UTF-8。36汉字编码中现在主要使用的编码方式是什么？ 数字编码、拼音码、字形码、音形码。2信息与编码按表2-1格式在实验总结中完成自己姓名的各种编

18、码，并用“信息与编码软件上机验证软件使用说明见实验环境介绍。通过该任务的学习，要掌握二进制、八进制和十六进制之间的转换规那么；英文和汉字字符在计算机中的表示规那么。表2-1 信息与编码工程编码1姓名2汉语拼音3汉语拼音字母的ASCII码二进制01001101 01100101 01101110 01100111 ()01011000 01101001 01100001 01101110 01100111 ()01101000 01110101 01101001 (4ASCII码十六进制4D 65 6E 67 58 69 61 6E 67 68 75 695ASCII码十进制77 101 110

19、 103 88 105 97 110 103 104 117 1056汉字的内码二进制1100001111001111 1100111111101001 10111011110101007汉字内码十六进制C3CF CFE9 BBD48汉字国标码C3CF CFE9 BBD49区位码3547 4773 2752说明：1前两项填入自己姓名及汉语拼音；2第3项通过查教材ASCII码表见表2-2，每个字符可得到7位二进制编码，再在最高位加“0得到8位二进制编码，为了便于阅读，每8位之间应留空格； 3将第3项二进制串每4位对应一位16进制码见二进制、十六进制、八进制、十进制之间关系表2-3，可以得到第4项

20、。注意：由于每一个字符对应8位二进制编码，8位二进制编码对应2位十六进制编码，为了便于阅读，每两位十六进制编码之间应留空格；4将第4项每一个十六进制码转换成十进制即可得到第5项，这个数字也就是对应字符在ASCII码表中的顺序号。例如字符“Z在表中就是第90个字符；5第6项通过“信息与编码软件获得；6将第6项二进制串转换成十六进制即得到第7项；7将第6项每一个8位二进制串最高位“1去掉变为7位，再将这7位二进制转换为10进制，相邻两个8位转换的结果合并就成四位或五位数即是汉字国标码第8项为了方便，表中两个局部略有分隔8将第8项得到的每个局部减去32，得到的就是区位码第9项。表中前32个字符表格左

21、边第二、三列从NULUS及最后一个字符DEL为控制符，它们不可显示，用于计算机设备的操作控制以及在数据通信时进行传输控制。要求特别注意后面括号中的数字表示该字符在表中的序号，从0开始：1NUL0：空2BS8：退格3HT9：横向列表 4LF10：换行5CR13：回车6DEL128：删除表2-3 二进制、八进制、十六进制、十进制之间的关系十进制二进制八进制十六进制十进制二进制八进制十六进制000000081000108100011191001119200102210101012A300113311101113B401004412110014C501015513110115D601106614111

22、016E701117715111117F个人信息与编码参照上述表2-1工程编码1姓名孟祥辉2汉语拼音MengXianghui3汉语拼音字母的ASCII码二进制01001101 01100101 01101110 01100111 (Meng)01011000 01101001 01100001 01101110 01100111 (Xiang)01101000 01110101 01101001 (hui)4ASCII码十六进制4D 65 6E 67 58 69 61 6E 67 68 75 695ASCII码十进制77 101 110 103 88 105 97 110 103 104 11

23、7 1056汉字的内码二进制1100001111001111 1100111111101001 10111011110101007汉字内码十六进制C3CF CFE9 BBD48汉字国标码C3CF CFE9 BBD49区位码3547 4773 27523网页编码方式转换。该任务主要让学生了解计算机中信息存取编码方式的不一致，将会导致所查看内容的乱码，以及如何解决这个问题。通过IE浏览器任意翻开一个中文网页如图2-2所示，在网页空白处单击右键，弹出快捷菜单，选择编码菜单项，发现默认状态下，网页编码方式是简体中文，现在选择其他编码方式，如繁体中文如图2-3所示，会发现整个网页内容是乱码如图2-4所示

24、。五、 实验心得通过本次实验我了解了计算机的开展历史及应用；掌握了计算机系统的组成及工作原理；认识了微型计算机硬件和软件组成；掌握了衡量计算机性能的重要指标；掌握了计算机中信息的表示和常用信息编码的计算方法。实验工程名称： 进程管道通信 实验学时： 5 同组学生姓名： 实验地点： 1216教室 实验日期： 2016.05.25./06.01. 实验成绩： 批改教师： 批改时间： 实验二 进程管道通信一、 实验目的及要求1.调用fork函数创立子进程，观察父子进程的并发执行过程，区别顺序执行和并发执行；明确进程和程序的区别；2.调用pipe函数在父子进程间建立管道通信，掌握linux管道通信的机

25、制。二、 实验仪器和设备1.操作系统: Linux可在VMware虚拟机内安装ubuntu；2.编译器: GCC；3.编程语言: C语言。三、 实验准备1. 熟悉Linux操作系统，掌握Shell的根本命令；2. 会使用Vi编辑器；翻开：vi 文件名 ；进入输入模式：在指令模式按i键；保存退出：按esc键，：wq3. 掌握GCC编译器的根本用法；gcc 源程序 o 可执行文件4. 复习进程的根本概念；4. 预习如下系统调用的含义与用法： fork函数所需头文件#include / 提供类型 pid_t 的定义#include 函数说明建立一个新的进程函数原型pid_t fork(void)函数

26、返回值0：返回给子进程子进程的ID(大于0的整数)：返回给父进程-1：出错，返回给父进程，错误原因存于errno中错误代码EAGAIN：内存缺乏ENOMEM：内存缺乏，无法配置核心所需的数据结构空间 getpid和getppid函数头文件#include #include 函数说明函数原型返回值pid_t getpid(void )进程IDpid_t getppid(void )父进程ID pipe函数所需头文件#include函数说明建立一个管道函数原型int pipe(int 2)函数返回值0：成功-1：出错，错误原因存于errno中错误代码EMFILE 进程已用完文件描述词最大量。EFA

27、ULT 参数 数组地址不合法。ENFILE 系统已无文件描述词可用。 execv函数所需头文件#include 函数说明执行文件函数原型int execv(const char *path, char *const argv)函数返回值成功：函数不会返回出错：返回-1，失败原因记录在error中 dup2函数所需头文件#include 函数说明复制一个文件的描述符函数原型intdup2(intoldfd,inttargetfd)函数返回值成功：函数返回出错：返回-1，失败原因记录在error中四、 实验内容及步骤：按照下述步骤进行实验：1. 创立一个新进程。1) 在Vi编辑器中，编辑如下代码，

28、其主要功能是使用fork( )创立一个新进程：#include #include #include int main() pid_t pid; int x = 1; pid = fork(); if (pid = 0) /* Child */printf(hello ,child : x=%dn, +x);return 0; /* Parent */if(pid0)printf(hello, parent: x=%dn, -x); return 0;在Linux上编译并运行这个程序，观察得到的结果。屡次运行，看看结果有什么不同，尝试解释这种现象。2) 理解fork生成新进程时父子进程各自的行为

29、：#include #include #include int main() fork();fork();printf(“hello, worldn);return 0;在Linux上编译运行这个程序，观察得到的结果会输出几次hello world，并解释为什么。3) 编制一段程序，使用系统调用fork()创立三个子进程，在各个子进程中再使用系统调用fork()进一步创立子进程，如此重复，构造一棵具有图1形状的进程家族树。分别使用系统调用getpid和getppid获取当前进程和父进程的进程标识号并分别填入图1中相应的进程节点；。图1 进程家族树2. 在父子进程之间建立管道进行通信。1) 调用

30、pipe函数，在父进程和子进程间建立一条管道进行通信。例如如下：int pipe_fd2;char r_buf10,w_buf6;int r_num;if(pipe(pipe_fd)0)close(pipe_fd0); /关闭读端strcpy(w_buf,hello);if(write(pipe_fd1,w_buf,6)!=-1) /向管道写端写数据printf(write piepe over!n);close(pipe_fd1); /关闭写端.2) 调用execv函数在子进程中执行另一个程序。例如如下：if(execv(/tmp/fork/hello,NULL)0)printf(execv

31、 error!n);return 0;hello源程序如下：int main()printf(hello,I am hello process!my id is %d.my parents id is %dn,getpid(),getppid();return 0;3) 在hello程序中添加如下代码，验证子进程继承了父进程的文件描述符表。char r_buf10;close(4);read(3,r_buf,10);printf(%sn,r_buf);close(3);4) 把hello程序改成如下，从键盘输入一个字符串到r_buf，再把输出到屏幕。int main()char r_buf10

32、;scanf(%s,r_buf);/read(STDIN_);printf(%sn,r_buf);return 0;5) 在子进程中，没有调用execv加载hello程序前，调用dup2函数标准输入重定向到管道读端。验证hello程序的scanf函数或read函数是从管道读端读取数据而非标准输入键盘。dup2(pipe_fd0,STDIN_FILENO);*五、 实验心得.通过本次实验，我对Linux操作系统有了一定的了解，并调用了fork函数创立子进程，了解了父子进程的并发执行过程，知道了顺序执行和并发执行的区别；明确了进程和程序的区别；调用了pipe函数在父子进程间建立管道通信，掌握linux管道通信的机制。