第一篇：北郵下一代Internet技術(shù)與協(xié)議實(shí)驗(yàn)
實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)報(bào)告
實(shí)驗(yàn)名稱 使用網(wǎng)絡(luò)測試工具測試網(wǎng)絡(luò)狀態(tài) 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
1、學(xué)習(xí)常用網(wǎng)絡(luò)測試工具的基本功能和使用方法
2、總結(jié)并設(shè)計(jì)使用網(wǎng)絡(luò)測試工具測試網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的方法 實(shí)驗(yàn)完成人 實(shí)驗(yàn)時(shí)間 實(shí)驗(yàn)環(huán)境 2015 年 1 月 2 日 windows7 系統(tǒng)和虛擬機(jī)的 windows XP 系統(tǒng) 實(shí)驗(yàn)步驟與結(jié)果分析
1、使用 ping 命令測試計(jì)算機(jī)之間的連通性
（1）ping 127.0.0.1 測試本機(jī)的 TCP/IP 協(xié)議安裝是否正確（2）ping 10.8.10.68(本機(jī) IP)測試網(wǎng)卡和網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)是否連接網(wǎng)絡(luò)（3）ping 10.8.10.1(網(wǎng)關(guān) IP)測試與網(wǎng)關(guān)是否連通正常（4）使用 ping 命令確定北郵 004km.cn(維基百科)最大往返延遲為 254ms Ping 德國的某個(gè) IP：62.91.1.1 最大往返時(shí)間為 460ms Ping 奧地利某 IP：46.206.1.1 最大往返時(shí)間為 2221ms，并且出現(xiàn)了丟包現(xiàn)象（5）當(dāng)某臺(tái)計(jì)算機(jī)無法正常訪問遠(yuǎn)程某網(wǎng)站時(shí)，如何使用 ping 命令測試和定位故障的 位置？ 第一步，ping 127.0.0.1。該地址是本地循環(huán)地址，如果無法 ping 通，表明本地機(jī)器 TCP/IP 協(xié)議不能正常工作，此時(shí)應(yīng)檢查本地的操作系統(tǒng)安裝設(shè)置。第二步，ping 本地 IP。能 ping 通表明網(wǎng)絡(luò)適配器工作正常，如果不通查看網(wǎng)線是否 插好，如果還是不通，說明網(wǎng)絡(luò)適配器出現(xiàn)故障，可嘗試更換網(wǎng)卡或驅(qū)動(dòng)程序。第三步，ping 一臺(tái)同網(wǎng)段計(jì)算機(jī)的 IP。不通則說明網(wǎng)絡(luò)線路出現(xiàn)故障，若網(wǎng)絡(luò)中還 包含路由器，可以先 ping 路由器在本網(wǎng)段端口的 IP，不通則表明此段線路有問題，應(yīng) 檢查網(wǎng)內(nèi)交換機(jī)或網(wǎng)線故障。第四步，ping 默認(rèn)網(wǎng)關(guān)。如果不通，用網(wǎng)線將 PC 機(jī)直接連接至路由器，如果能 ping 通，則應(yīng)檢查路由器至交換機(jī)的網(wǎng)線故障，如果無法 ping 通，說明路由器出現(xiàn)故障 第五步，ping 一個(gè)遠(yuǎn)程域名。如果不通表明 DNS 服務(wù)器的 IP 地址配置不正確或者 DNS 服務(wù)器有故障，需要重新設(shè)置 DNS。
2、使用 trace route 命令測試計(jì)算機(jī)之間的路由器
（1）在本地計(jì)算機(jī)上運(yùn)行 trace route 程序 在Windows系統(tǒng)中使用Tracert命令。Tracert通過發(fā)送小的數(shù)據(jù)包到目的設(shè)備直到其返 回，來測量其需要多長時(shí)間。一條路徑上的每個(gè)設(shè)備Traceroute要測3次。輸出結(jié)果中包 括每次測試的時(shí)間(ms)和設(shè)備的名稱（如有的話）及其IP地址。（2）選擇本地網(wǎng)絡(luò)中的一臺(tái)目標(biāo)主機(jī)，運(yùn)行traceroute命令
跟蹤了本局域網(wǎng)中的一臺(tái)主機(jī)，因?yàn)樵诒揪W(wǎng)內(nèi)，不需要經(jīng)過路由，所以測試了3次的 結(jié)果往返均小于1毫秒。同時(shí)輸出了跟蹤的目的主機(jī)的名稱和IP。
跟蹤了一個(gè)不在同一個(gè)局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)，通過30個(gè)躍點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，但是只有到源主機(jī)網(wǎng) 關(guān)的路徑測出了時(shí)間?？赡苣繕?biāo)主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)存在問題或者開了防火墻。的一臺(tái)目標(biāo)主機(jī)，運(yùn)行traceroute命令
3）選擇本市內(nèi)其他高校（跟蹤北京大學(xué)網(wǎng)站，通過30個(gè)躍點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，但是大部分請(qǐng)求超時(shí)了，沒有最終跟蹤到 目的主機(jī)。（4）選擇國內(nèi)其他省的一臺(tái)目標(biāo)主機(jī)，運(yùn)行traceroute命令 跟蹤上海交通大學(xué)網(wǎng)站，最多通過30個(gè)躍點(diǎn)進(jìn)行跟蹤，在第23次時(shí)成功跟蹤到了上海交 通大學(xué)首頁的IP地址，因此跟蹤完成并終止了。分析：Tracert 提取發(fā) ICMP TTL 到期消息設(shè)備的 IP 地址并作域名解析。每次，Tracert 都打印出一系列數(shù)據(jù),包括所經(jīng)過的路由設(shè)備的域名及 IP 地址,三個(gè)包每次來回 所花時(shí)間。Tracert 有一個(gè)固定的時(shí)間等待響應(yīng)(ICMP TTL 到期消息)，一般是4s。如果 這個(gè)時(shí)間過了，它將打印出一系列的*號(hào)表明：在這個(gè)路徑上，這個(gè)設(shè)備不能在給定的 時(shí)間內(nèi)發(fā)出 ICMP TTL 到期消息的響應(yīng)。然后，Tracert 給 TTL 記數(shù)器加1，繼續(xù)進(jìn)行上 述過程。
（5）不同時(shí)間重復(fù)執(zhí)行（2）-（4），觀察并分析結(jié)果，得出的結(jié)論為： 在不同時(shí)間跟蹤北京大學(xué)首頁結(jié)果如下 在不同時(shí)間跟蹤上海交通大學(xué)首頁結(jié)果如下： 通過不同時(shí)間的跟蹤對(duì)比可以看出不同時(shí)間，網(wǎng)絡(luò)狀況不同，路由器選擇的路徑有個(gè)別 不同，但絕大多數(shù)路徑是相同的，差異比較大的是向同一目標(biāo)發(fā)送數(shù)據(jù)包的往返時(shí)間。
3、使用IPconfig命令獲取主機(jī)和網(wǎng)絡(luò)信息
（1）弄清楚如何在本地計(jì)算機(jī)上運(yùn)行Ipconfig程序 使用IPconfig命令為每個(gè)已經(jīng)配置了的接口顯示IP地址，子網(wǎng)掩碼和缺省網(wǎng)關(guān)值。使用IPconfig/all命令為DNS和WINS服務(wù)器顯示已配置且所要使用的附加信息，并 且顯示內(nèi)置于本地網(wǎng)卡中的MAC地址 使用IPconfig/release將所有接口的租用IP地址重新歸還給DHCP服務(wù)器。使用IPconfig/renew命令可以與DHCP服務(wù)器取得聯(lián)系并且租用一個(gè)IP地址（2）使用Ipconfig命令獲取本機(jī)的IP地址和子網(wǎng)掩碼以及默認(rèn)網(wǎng)關(guān)信息（2）使用Ipconfig/all命令獲取本機(jī)的MAC地址 本機(jī)無線網(wǎng)卡的MAC地址為：5C-AC-4C-53-92-EB 本機(jī)有線網(wǎng)卡的MAC地址為：F0-4D-A2-8F-D4-96（3）向DHCP服務(wù)器歸還IP地址并重新申請(qǐng)分配一個(gè)新的IP地址，比較新分配的地址與 原地址并分析解釋原因 向DHCP服務(wù)器歸還了IP地址后IPv4地址信息以及連接特定的DNS后綴沒有了。當(dāng)重新向DHCP申請(qǐng)IP地址后，申請(qǐng)的地址與原來的IP地址相同 分析與思考
（1）使用網(wǎng)絡(luò)測試工具能做些什么事情？
Ping 命令可以測試本機(jī)的 TCP/IP 協(xié)議的正確性，測試本地連接是否是連接上的，還可以測試網(wǎng)絡(luò)是否通暢。如果網(wǎng)絡(luò)不通或者無法訪問某網(wǎng)站，可以使用 ping 命令測試 和定位故障位置。Traceroute 命令可以跟蹤兩臺(tái)指定主機(jī)之間的路由器等信息，并且測試網(wǎng)絡(luò)狀況，獲得比 ping 命令更加詳細(xì)的信息，包括數(shù)據(jù)包所走的路徑，節(jié)點(diǎn) IP 以及往返時(shí)間。使用 IPconfig 命令可以獲取主機(jī) IPv6 地址，IPv4 地址，子網(wǎng)掩碼，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，物 理地址等詳細(xì)信息。還可以向 DHCP 服務(wù)器歸還或者申請(qǐng) IP 地址。（2）上網(wǎng)搜索還有哪些網(wǎng)絡(luò)測試工具？它們各有什么應(yīng)用特點(diǎn)？
netstat 命令的功能是顯示網(wǎng)絡(luò)連接、路由表和網(wǎng)絡(luò)接口信息，可以讓用戶得知有 哪些網(wǎng)絡(luò)連接正在運(yùn)作。使用時(shí)如果不帶參數(shù)，netstat 顯示活動(dòng)的 TCP 連接。命令的一般格式為：netstat [-a][-e][-n][-o][-p Protocol][-r][-s][Interval] 命令中各選項(xiàng)的含義如下：-a 顯示所有 socket，包括正在監(jiān)聽的。-c 每隔1秒就重新顯示一遍，直到用戶中斷它。-i 顯示所有網(wǎng)絡(luò)接口的信息，格式“netstat-i”。-n 以網(wǎng)絡(luò) IP 地址代替名稱，顯示出網(wǎng)絡(luò)連接情形。-r 顯示核心路由表，格式同“route-e”。-t 顯示 TCP 協(xié)議的連接情況-u 顯示 UDP 協(xié)議的連接情況。-v 顯示正在進(jìn)行的工作。（3）ICMP協(xié)議是因特網(wǎng)與IP協(xié)議配合使用的，其具有靈活和強(qiáng)大的系統(tǒng)間 調(diào)整和差錯(cuò)報(bào)告功能，你能夠參照 ping和 traceroute的設(shè)計(jì)思路也基于 ICMP 協(xié)議設(shè)計(jì)1-2個(gè)簡單實(shí)用的網(wǎng)絡(luò)測試命令嗎？
可以設(shè)計(jì)一個(gè)類似于tracert的命令，但是不僅在ICMP有效期內(nèi)返回目的主機(jī)或者網(wǎng) 關(guān)的IP信息，在訪問超時(shí)后也能向源主機(jī)發(fā)送超時(shí)目標(biāo)網(wǎng)關(guān)的IP信息，讓源主機(jī)知道是 在哪一點(diǎn)跟蹤失敗了。（4）當(dāng)某主機(jī)與網(wǎng)絡(luò)的連接出現(xiàn)故障時(shí)，你會(huì)如何檢測故障？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)出使用 網(wǎng)絡(luò)命令檢測和獲取網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)和相關(guān)參數(shù)的方法并設(shè)計(jì)驗(yàn)證一下你的方法 的可行性。使用 ping 命令驗(yàn)證，首先 ping 127.0.0.1，然后 ping 本地 IP。不能 ping 通表明網(wǎng) 絡(luò)適配器工作異常。第三步，ping 一臺(tái)同網(wǎng)段計(jì)算機(jī)的 IP，不通則說明網(wǎng)絡(luò)線路出現(xiàn)故 障。第四步，ping 默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，不通說明路由器出現(xiàn)故障。最后，ping 一個(gè)遠(yuǎn)程域名。如 果不通表明 DNS 服務(wù)器的 IP 地址配置不正確或者 DNS 服務(wù)器有故障，需要重新設(shè)置 DNS。
第二篇：北郵操作系統(tǒng)第二次實(shí)驗(yàn)[模版]
北京郵電大學(xué)操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)報(bào)告
班號(hào)：2011211314姓名：oneseven學(xué)號(hào)：
實(shí)驗(yàn)日期： 2013.12.16 實(shí)驗(yàn)名稱： 操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)
一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
通過模擬實(shí)現(xiàn)內(nèi)存分配的伙伴算法和請(qǐng)求頁式存儲(chǔ)管理的幾種基本頁面置換算法，了解存儲(chǔ)技術(shù)的特點(diǎn)。掌握虛擬存儲(chǔ)請(qǐng)求頁式存儲(chǔ)管理中幾種基本頁面置換算法的基本思想和實(shí)現(xiàn)過程，并比較它們的效率。
二、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.實(shí)現(xiàn)一個(gè)內(nèi)存管理的伙伴算法，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存塊申請(qǐng)時(shí)的分配和釋放后的回收。
實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
用隨機(jī)函數(shù)仿真進(jìn)程進(jìn)行內(nèi)存申請(qǐng)，并且以較為隨機(jī)的次序進(jìn)行釋放。對(duì)其碎片進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)申請(qǐng)分配內(nèi)存失敗時(shí)區(qū)分實(shí)際空間不足和由于碎片而不能滿足。
2.設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬存儲(chǔ)區(qū)和內(nèi)存工作區(qū)，并使用下述算法計(jì)算訪問命中率。
1)最佳置換算法（Optimal）
2)先進(jìn)先出法（Fisrt In First Out）
3)最近最久未使用（Least Recently Used）4)最不經(jīng)常使用法（Least Frequently Used）
其中，命中率＝１－頁面失效次數(shù)／頁地址流長度。試對(duì)上述算法的性能加以較各：頁面?zhèn)€數(shù)和命中率間的關(guān)系；同樣情況下的命中率比較。
實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備
本實(shí)驗(yàn)中主要的流程：首先用srand()和rand()函數(shù)定義和產(chǎn)生指令序列，然后將指令序列變換成相應(yīng)的頁地址流，并針對(duì)不同的算法計(jì)算出相應(yīng)的命中率。
實(shí)驗(yàn)可先從一個(gè)具體的例子出發(fā)。
(1)通過隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生一個(gè)指令序列，共2048條指令。指令的地址按下述原則生成： A：50%的指令是順序執(zhí)行的
B：25%的指令是均勻分布在前地址部分 C：25%的指令是均勻分布在后地址部分 具體的實(shí)施方法是：
A：在[0，1023]的指令地址之間隨機(jī)選取一起點(diǎn)m B：順序執(zhí)行一條指令，即執(zhí)行地址為m+1的指令
C：在前地址[0,m+1]中隨機(jī)選取一條指令并執(zhí)行，該指令的地址為m’ D：順序執(zhí)行一條指令，其地址為m’+1 E：在后地址[m’+2，2047]中隨機(jī)選取一條指令并執(zhí)行 F：重復(fù)步驟A-E，直到2048次指令(2)將指令序列變換為頁地址流 設(shè)：頁面大小為4K；
用戶內(nèi)存容量4頁到32頁； 用戶虛存容量為32K。
在用戶虛存中，按每K存放64條指令排列虛存地址，即2048條指令在虛存中的存放方式為：
第 0 條-第 63 條指令為第0頁（對(duì)應(yīng)虛存地址為[0，63]）第64條-第127條指令為第1頁（對(duì)應(yīng)虛存地址為[64，127]）
………………………………
－1－ 第1984條-第2047條指令為第31頁（對(duì)應(yīng)虛存地址為[1984，2047]）按以上方式，用戶指令可組成32頁。
以此為基礎(chǔ)，給出較為一般的情形：仿真內(nèi)存容量和虛存容量參數(shù)變化時(shí)的情形。
3.實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的slab分配器：
其基本思想是：一次向內(nèi)核獲取整數(shù)頁，slab根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的大小進(jìn)行劃分為一個(gè)個(gè)小的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，當(dāng)需要時(shí)直接從該鏈表上摘取一個(gè)返回應(yīng)用程序，當(dāng)應(yīng)用程序釋放時(shí)，而非真正釋放，只需要該空間放回到鏈表中，當(dāng)分散的一頁多塊又聚集一頁時(shí)，又會(huì)拼成一頁，同時(shí)判斷slab空閑的頁數(shù)，如果空閑頁超過一定的頁數(shù)，就會(huì)向系統(tǒng)釋放一定的頁數(shù)。一個(gè)slab分配器只能管理一個(gè)指定大小的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)分配。
三、項(xiàng)目要求及分析
3.1實(shí)現(xiàn)一個(gè)內(nèi)存管理的伙伴算法，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存塊申請(qǐng)時(shí)的分配和釋放后的回收。假設(shè)系統(tǒng)的可利用內(nèi)存空間容量為2m個(gè)字(地址從0到2m-1)，則在開始運(yùn)行時(shí)，整個(gè)內(nèi)存區(qū)是一個(gè)大小為2m的空閑塊，在運(yùn)行了一段時(shí)間之后，被分隔成若干占用塊和空閑塊。為了在分配時(shí)查找方便起見，我們將所有大小相同的空閑塊建于一張子表中。每個(gè)子表是一個(gè)雙重鏈表，這樣的鏈表可能有m+1個(gè)，將這m+1個(gè)表頭指針用向量結(jié)構(gòu)組織成一個(gè)表，這就是伙伴系統(tǒng)中的可利用空間表，如圖所示：
分配算法：
當(dāng)用戶提出大小為n的內(nèi)存請(qǐng)求時(shí)，首先在可利用表上尋找結(jié)點(diǎn)大小與n相匹配的子表，若此子表非空，則將子表中任意一個(gè)結(jié)點(diǎn)分配之即可；若此子表為空，則需從結(jié)點(diǎn)更大的非空子表中去查找，直至找到一個(gè)空閑塊，則將其中一部分分配給用戶，而將剩余部分插入相應(yīng)的子表中。
若2k-1 < n ≤ 2k-1，又第k+1個(gè)子表不空，則只要?jiǎng)h除此鏈表中第一個(gè)結(jié)點(diǎn)并分配給用戶即可；若 2k-2 < n ≤ 2k-1-1，此時(shí)由于結(jié)點(diǎn)大小為2k-1 的子表為空，則需從結(jié)點(diǎn)大小為2k 的子表中取出一塊，將其中一半分配給用戶，剩余的一半作為一個(gè)新結(jié)點(diǎn)插入在結(jié)點(diǎn)大小為2k-1的子表中，若2k-i-1 < n ≤ 2k-i-1(i為小于是的整數(shù))，并且所有結(jié)點(diǎn)小于2k的子表均為空，則同樣需從結(jié)點(diǎn)大小為2k的子表中取出一塊，將其中2k-i的一小部分分配給用戶，剩余部分分割成若干個(gè)結(jié)點(diǎn)分別插入在結(jié)點(diǎn)大小為2k-1、2k-
2、…、2k-i的子表中。回收算法：
在用戶釋放不再使用的占用塊時(shí)，系統(tǒng)需將這新的空閑塊插入到可利用空間表中去。這里，同樣有一個(gè)地址相鄰的空閑塊歸并成大塊的問題。但是在伙伴系統(tǒng)中僅考慮互為“伙伴”的兩個(gè)空閑塊的歸并。
何謂“伙伴”?如前所述，在分配時(shí)經(jīng)常需要將一個(gè)大的空閑塊分裂成兩個(gè)大小相等的存
－2－ 儲(chǔ)區(qū)，這兩個(gè)由同一大塊分裂出來的小塊就稱之“互為伙伴”。例如：假設(shè)p為大小為pow(2,k)的空閑塊的初始地址，且p MOD pow(2,k+1)=0，則初始地址為p和p+pow(2,k)的兩個(gè)空閑塊互為伙伴。在伙伴系統(tǒng)中回收空閑塊時(shí)，只當(dāng)其伙伴為空閑塊時(shí)才歸并成大塊。也就是說，若有兩個(gè)空閑塊，即使大小相同且地址相鄰，但不是由同一大塊分裂出來的，也不歸并在一起。
由此，在回收空閑塊時(shí)，應(yīng)首先判別其伙伴是否為空閑塊，若否，則只要將釋放的空閑塊簡單插入在相應(yīng)子表中即可；若是，則需在相應(yīng)子表中找到其伙伴并刪除之，然后再判別合并后的空閑塊的伙伴是否是空閑塊。依此重復(fù)，直到歸并所得空閑塊的伙伴不是空閑塊時(shí)，再插入到相應(yīng)的子表中去。
3.2.設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬存儲(chǔ)區(qū)和內(nèi)存工作區(qū)，并使用下述算法計(jì)算訪問命中率。
頁式虛擬存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn)的一個(gè)難點(diǎn)是設(shè)計(jì)頁面調(diào)度（置換）算法，即將新頁面調(diào)入內(nèi)存時(shí)，如果內(nèi)存中所有的物理頁都已經(jīng)分配出去，就要按某種策略來廢棄某個(gè)頁面，將其所占據(jù)的物理頁釋放出來，供新頁面使用。頁面替換算法主要用于如下幾個(gè)地方：
(1)虛擬存儲(chǔ)器中，主存頁面（或程序段）的替換。
(2)Cache中的塊替換。
(3)虛擬存儲(chǔ)器的快慢表中，快表的替換。
(4)虛擬存儲(chǔ)器中，用戶基地址寄存器的替換。
在虛擬存儲(chǔ)器中常用的頁面替換算法有如下幾種：
(1)最優(yōu)替換算法，即OPT算法（OPTimal replacement algorithm）。上面介紹的幾種頁面替換算法主要是以主存儲(chǔ)器中頁面調(diào)度情況的歷史信息為依據(jù)的，它假設(shè)將來主存儲(chǔ)器中的頁面調(diào)度情況與過去一段時(shí)間內(nèi)主存儲(chǔ)器中的頁面調(diào)度情況是相同的。顯然，這種假設(shè)不總是正確的。最好的算法應(yīng)該是選擇將來最久不被訪問的頁面作為被替換的頁面，這種替換算法的命中率一定是最高的，它就是最優(yōu)替換算法。
要實(shí)現(xiàn)OPT算法，唯一的辦法是讓程序先執(zhí)行一遍，記錄下實(shí)際的頁地址流情況。根據(jù)這個(gè)頁地址流才能找出當(dāng)前要被替換的頁面。顯然，這樣做是不現(xiàn)實(shí)的。因此，OPT算法只是一種理想化的算法，然而，它也是一種很有用的算法。實(shí)際上，經(jīng)常把這種算法用來作為評(píng)價(jià)其它頁面替換算法好壞的標(biāo)準(zhǔn)。在其它條件相同的情況下，哪一種頁面替換算法的命中率與OPT算法最接近，那么，它就是一種比較好的頁面替換算法。(2)先進(jìn)先出算法，即FIFO算法（First-In First-Out algorithm）。這種算法選擇最先調(diào)入主存儲(chǔ)器的頁面作為被替換的頁面。它的優(yōu)點(diǎn)是比較容易實(shí)現(xiàn)，能夠利用主存儲(chǔ)器中頁面調(diào)度情況的歷史信息，但是，沒有反映程序的局部性。因?yàn)樽钕日{(diào)入主存的頁面，很可能也是經(jīng)常要使用的頁面。
(3)最久沒有使用算法，即LRU算法（Least Recently Used algorithm）。這種算法把近期最久沒有被訪問過的頁面作為被替換的頁面。它把LFU算法中要記錄數(shù)量上的“多”與“少”簡化成判斷“有”與“無”，因此，實(shí)現(xiàn)起來比較容易。
(4)近期最少使用算法，即LFU算法（Least Frequently Used algorithm）。這種算法選擇近期最少訪問的頁面作為被替換的頁面。顯然，這是一種非常合理的算法，因?yàn)榈侥壳盀橹棺钌偈褂玫捻撁妫芸赡芤彩菍碜钌僭L問的頁面。該算法既充分利用了主存中頁面調(diào)度情況的歷史信息，又正確反映了程序的局部性。但是，這種算法實(shí)現(xiàn)起來非常困難，它要為每個(gè)頁面設(shè)置一個(gè)很長的計(jì)數(shù)器，并且要選擇一個(gè)固定的時(shí)鐘為每個(gè)計(jì)數(shù)器定時(shí)計(jì)數(shù)。在選擇被替換頁面時(shí)，要從所有計(jì)數(shù)器中找出一個(gè)計(jì)數(shù)值最大的計(jì)數(shù)器。因此，通常采用如下一種相 －3－ 對(duì)比較簡單的方法。
3.3實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的slab分配器
slab描述符和空閑對(duì)象管理部分成為 slab的管理部分，也可以稱為slab頭
slab的頭可以放在slab自身，也可以放在 slab 之外。如果slab頭放在了slab 之外，那么用戶申請(qǐng)obj時(shí)，需要首先訪問 slab頭，slab頭提供未使用free obj的指針
然后再訪問這個(gè)free obj的地址。完成這項(xiàng)工作需要訪問2個(gè)頁塊。會(huì)帶來效率上的損失。slab頭始終位于slab 也存在問題，比如一個(gè)頁面只有4K，objsize = 2K，那么slab 頭在slab 上，就意味著，這個(gè)4K的頁面只能夠分配一個(gè)obj。造成了內(nèi)存的浪費(fèi)。
如果 頁數(shù)太少，存放的 obj個(gè)數(shù)少，那么 增加管理開銷，同時(shí) 內(nèi)存使用率低，如果頁數(shù)太多對(duì)伙伴內(nèi)存系統(tǒng)不好，所以需要一定的策略妥協(xié)。
這個(gè)妥協(xié)過程是有calculate_slab_order 這個(gè)函數(shù)來實(shí)現(xiàn)的。從 0階（即一頁）到kmalloc的最高階 KMALLOC_MAX_ORDER，挨個(gè)嘗試，由cache_estimate這個(gè)函數(shù)計(jì)算 如果選用order 階，那么能分配 多少個(gè) obj（num），剩余空間是多少（remainder）。所謂剩余空間，就是除去slab頭（如果有的話），除去 obj*num，剩下的邊角料空間是多少。需要分成兩種情況去計(jì)算，分成兩種情況的原因，很快就能看到 A)slab頭不在slab上，即 flag & CFLGS_OFF_SLAB == 1的時(shí)候 這種情況比較簡單，由于管理數(shù)據(jù)完全不在slab 上，size_tslab_size = PAGE_SIZE < 換句話，slab頭的大小取決于obj的個(gè)數(shù)，obj的個(gè)數(shù)取決于 slab頭的大小，四、具體實(shí)現(xiàn) 4.1實(shí)現(xiàn)一個(gè)內(nèi)存管理的伙伴算法，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存塊申請(qǐng)時(shí)的分配和釋放后的回收。 程序： #include #define MIN_MOMORY_SIZE 536870912 //隨機(jī)產(chǎn)生的最小內(nèi)存空間 #define WORKTIME 1500 //系統(tǒng)工作時(shí)間 #define MAX_REQ_SIZE 268435456 //申請(qǐng)空閑內(nèi)存分配的最大容量：256M #define MIN_DUE 30 //使用內(nèi)存塊的最短時(shí)間 #define MAX_DUE 90 //使用內(nèi)存塊的最長時(shí)間 #define OCCUPY_INTERVAL 60 //每次分配的最大間隔 #define USED 1 //內(nèi)存塊被使用 #define UNUSED 0 //內(nèi)存塊未被使用 //內(nèi)存塊鏈表結(jié)點(diǎn)結(jié)構(gòu) typedefstructbuddy_node { int flag; //標(biāo)記空間是否被使用 －4－ int base; //本塊兒內(nèi)存的基地址 int occupy; //實(shí)際使用空間大小 int fragment; //碎片大小 intduetime; //使用時(shí)間 structbuddy_node *nextPtr; //指向下一個(gè)結(jié)點(diǎn) } Buddy, *BuddyPtr; IndexTable table[INDEX_SIZE];//使用哈希表管理伙伴系統(tǒng) int ready = 0; //需要分配內(nèi)存的時(shí)刻 intavailSpace; //可分配空間大小 inttotalFragment = 0; //總碎片大小 //函數(shù)：添加結(jié)點(diǎn)（形參為內(nèi)存塊結(jié)點(diǎn)的信息） void insert_node(inti, intinbase, int f, intocc, int frag, int d){ BuddyPtrnewnodePtr = NULL, prePtr = NULL, curPtr = NULL; newnodePtr =(BuddyPtr)malloc(sizeof(Buddy));//分配結(jié)點(diǎn) newnodePtr->base = inbase;newnodePtr->flag = f;newnodePtr->occupy = occ;newnodePtr->fragment = frag;newnodePtr->duetime = d;newnodePtr->nextPtr = NULL; if(table[i].headPtr == NULL) table[i].headPtr = newnodePtr; else { curPtr = table[i].headPtr;prePtr = NULL; //按地址順序插入內(nèi)存塊 while(curPtr&&curPtr->base } if(prePtr == NULL){ //插在最前 newnodePtr->nextPtr = curPtr; table[i].headPtr = newnodePtr; } else if(curPtr == NULL){ //插在最后 prePtr->nextPtr = newnodePtr; } else { //插在中間 prePtr->nextPtr = newnodePtr;newnodePtr->nextPtr = curPtr; －5－ } } } //函數(shù)：刪除結(jié)點(diǎn) intdelete_node(inti, BuddyPtrdelPtr){ BuddyPtrprePtr = NULL, curPtr = NULL;intbasehold = delPtr->base; curPtr = table[i].headPtr; while(curPtr!= delPtr){ //尋找要?jiǎng)h除的結(jié)點(diǎn)的位置 prePtr = curPtr;curPtr = curPtr->nextPtr; } if(prePtr == NULL) //要?jiǎng)h除的結(jié)點(diǎn)在最前 table[i].headPtr = curPtr->nextPtr; else //要?jiǎng)h除的結(jié)點(diǎn)不在鏈表的最前 prePtr->nextPtr = curPtr->nextPtr; free(curPtr); //釋放結(jié)點(diǎn) return basehold; //返回刪除的內(nèi)存塊結(jié)點(diǎn)的基地址 } //函數(shù)：伙伴系統(tǒng)的分配算法 void buddy_allocate(inttime_slice){ inti, j, size, due;int state = 0; //分配狀態(tài)：0為未分配，1為已分配 intinbase, basehold;BuddyPtrcurPtr = NULL; if(ready == time_slice){ //到達(dá)分配內(nèi)存的時(shí)刻 printf(“Time %d:”, time_slice); size = 1 + rand()% MAX_REQ_SIZE; //申請(qǐng)使用內(nèi)存的大小 due = MIN_DUE + rand()%(MAX_DUEsize;curPtr->duetime = due + ready; //修改可系統(tǒng)分配空間和碎片大小 availSpace-= table[i].nodesize;totalFragment += curPtr->fragment; state = 1;//標(biāo)記已分配 break; } //空閑塊的大小剛大于申請(qǐng)大小的2倍 else { basehold = delete_node(i, curPtr);//刪除較大的空閑塊并保留其基地址 inbase = basehold + table[i].nodesize; j = i; //分割空閑塊 do { j--;inbase-= table[j].nodesize; //設(shè)置要添加內(nèi)存塊結(jié)點(diǎn)的基地址 insert_node(j, inbase, UNUSED, 0, 0, 0);//添加較小的空閑塊 printf(“A block cut takes placen”); } while(table[j].nodesize / size > 1); //分配 insert_node(j, basehold, USED, size, table[j].nodesizesize; state = 1;//標(biāo)記已分配 } } //塊被占用，查看下一結(jié)點(diǎn) else curPtr = curPtr->nextPtr; } } } printf(“Allocated %d,Fragment %d,Due %dn”, size, totalFragment, ready+due); －7－ } else if((availSpace< size)&&((availSpace + totalFragment)>= size))printf(“Allocation failed because of fragment!n”); else printf(“Allocation failed because of no enough unused space!n”); ready +=(1 + rand()% OCCUPY_INTERVAL);//下次需要分配內(nèi)存的時(shí)刻 } } //函數(shù)：伙伴系統(tǒng)的回收算法 void buddy_retrieve(inttime_slice){ inti, basehold, dif;int f = 0;intModnext=0;BuddyPtrcurPtr = NULL, todelPtr = NULL; //依次查找，并回收需要回收的塊 for(i = 0;i< INDEX_SIZE;i ++){ if(table[i].headPtr){ curPtr = table[i].headPtr; while(curPtr){ if((curPtr->flag == USED)&&(curPtr->duetime == time_slice)){//需要回收 //修改可系統(tǒng)分配空間和碎片大小 availSpace += table[i].nodesize;totalFragment-= curPtr->fragment; //回收為空閑塊 curPtr->flag = UNUSED;curPtr->occupy = 0;curPtr->fragment = 0;curPtr->duetime = 0;printf(“Time %d:Retrieve %d,Fragment %dn”, time_slice, table[i].nodesize, totalFragment); } curPtr = curPtr->nextPtr; } } } //合并空閑塊 for(i = 0;i< INDEX_SIZE;i ++){ if(table[i].headPtr){ －8－ curPtr = table[i].headPtr; while(curPtr&&curPtr->nextPtr){ //將地址連續(xù)且都為空閑的塊合并后加入下一級(jí)的鏈表中 if(curPtr->flag == UNUSED &&(curPtr->nextPtr)->flag == UNUSED){ dif =(curPtr->nextPtr)->base-curPtr->base; Modnext =((int)(curPtr->nextPtr->base))%(2*table[i].nodesize); if((dif == table[i].nodesize)&&(Modnext==0)){ //刪除兩個(gè)結(jié)點(diǎn) todelPtr = curPtr;curPtr = curPtr->nextPtr;basehold = delete_node(i, todelPtr);todelPtr = curPtr;curPtr = curPtr->nextPtr;delete_node(i, todelPtr);insert_node(i+1, basehold, UNUSED, 0, 0, 0);//添加合并后的結(jié)點(diǎn) printf(“Two blocks mergen”); } else curPtr = curPtr->nextPtr; } else curPtr = curPtr->nextPtr; } } } } //函數(shù)：伙伴系統(tǒng)的處理過程 void buddy_system(void){ inttime_slice = 0; //在每個(gè)時(shí)間片內(nèi)使用分配算法和回收算法 for(;time_slice< WORKTIME;time_slice ++){ buddy_allocate(time_slice); //分配算法 buddy_retrieve(time_slice); //回收算法 } } int main(intargc, char *argv[]){ intmemory_size; －9－ ini_index(); //初始化哈希索引表 srand(time(NULL)); //設(shè)置隨機(jī)數(shù)種子 //隨機(jī)產(chǎn)生需要管理的內(nèi)存大?。?12M ~ 1G memory_size = MIN_MOMORY_SIZE + rand()% MIN_MOMORY_SIZE;printf(“The size of memory is:%dn”, memory_size); int_system(memory_size); //初始化伙伴系統(tǒng) buddy_system(); //伙伴系統(tǒng)的處理過程 printf(“Time %d:System execution stops and the spaces are all freed.n”, WORKTIME); free_system(); //釋放所有結(jié)點(diǎn) system(“pause”); return 0;} 4．2.設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬存儲(chǔ)區(qū)和內(nèi)存工作區(qū)，并使用下述算法計(jì)算訪問命中率。程序： #include //虛頁長 #define clear_period 50 //清零周期 typedefstruct { intpn; //頁號(hào) intpfn; // 面號(hào) int counter; // 一個(gè)周期內(nèi)訪問該頁面的次數(shù) int time; // time為訪問時(shí)間 }pl_type;pl_typepl[total_vp];//頁面結(jié)構(gòu)數(shù)組 structpfc_struct{ //頁面控制結(jié)構(gòu) intpn,pfn;structpfc_struct *next;};typedefstructpfc_structpfc_type; －10－ pfc_typepfc[total_vp],*freepf_head,*busypf_head,*busypf_tail;intdiseffect,a[total_instruction];int page[total_instruction], offset[total_instruction];/* Name: void Lprintf(void) Achieve: 格式控制 */ void Lprintf(void){ inti,j;printf(“|”); for(i = 1;i<=6;i++) { for(j = 1;j<=9;j++)printf(“-”); if(i!=6)printf(“+”); } printf(“|n”); } /* Name: void initialize(inttotal_pf) Achieve:初始化相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) */ void initialize(inttotal_pf){ inti;diseffect=0; for(i=0;i { pl[i].pn=i;pl[i].pfn=INVALID; //置頁面控制結(jié)構(gòu)中的頁號(hào)，頁面為空 pl[i].counter=0;pl[i].time=-1;//頁面控制結(jié)構(gòu)中的訪問次數(shù)為0，時(shí)間為-1 } for(i=1;i { pfc[i-1 ].next=&pfc[i];pfc[i-1].pfn=i-1;//建立pfc[i-1]和pfc[i]之間的連接 } pfc[total_pf-1].next=NUL;pfc[total_pf-1].pfn=total_pf-1; freepf_head=&pfc[0]; //頁面隊(duì)列的頭指針為pfc[0] } /* －11－ Name:void FIFO(inttotal_pf) Achieve:先進(jìn)先出法（Fisrt In First Out）*/ void FIFO(inttotal_pf){ inti,j;pfc_type *p;//中間變量 initialize(total_pf);//初始化相關(guān)頁面控制用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) busypf_head=busypf_tail=NULL;//忙頁面隊(duì)列頭，隊(duì)列尾鏈接 for(i=0;i if(pl[page[i]].pfn==INVALID) //頁面失效 { diseffect+=1;//失效次數(shù) if(freepf_head==NULL)//無空閑頁面 { p=busypf_head->next; pl[busypf_head->pn].pfn=INVALID; freepf_head=busypf_head;//釋放忙頁面隊(duì)列的第一個(gè)頁面 freepf_head->next=NULL;//表明還是缺頁*/ busypf_head=p; } p=freepf_head->next; freepf_head->pn=page[i]; pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; freepf_head->next=NULL;//使busy的尾為null if(busypf_tail==NULL) { busypf_tail=busypf_head=freepf_head; } else { busypf_tail->next=freepf_head; busypf_tail=freepf_head; } freepf_head=p; } } printf(“%6.3f”,1-(float)diseffect/320);} /* Name: void LRU(inttotal_pf) Achieve: 最近最久未使用（Least Recently Used）*/ －12－ void LRU(inttotal_pf){ intmin,minj,i,j,present_time;//minj為最小值下標(biāo) initialize(total_pf);present_time=0;for(i=0;i if(pl[page[i]].pfn==INVALID)//頁面失效 { diseffect++; if(freepf_head==NULL)//無空閑頁面 { min=32767;//設(shè)置最大值 for(j=0;j { if(min>pl[j].time&&pl[j].pfn!=INVALID) { min=pl[j].time; minj=j; } } freepf_head=&pfc[pl[minj].pfn]; //空出一個(gè)單元 pl[minj].pfn=INVALID; pl[minj].time=0; freepf_head->next=NULL; } pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;//有空閑頁面,改為有效 pl[page[i]].time=present_time; freepf_head=freepf_head->next;//減少一個(gè)free 頁面 } else { pl[page[i]].time=present_time;//命中則增加該單元的訪問次數(shù) present_time++; } } printf(“%6.3f”,1-(float)diseffect/320);} /* Name:void OPT(inttotal_pf) Achieve:最佳置換算法（Optimal）*/ void OPT(inttotal_pf){ －13－ inti,j, max,maxpage,d,dist[total_vp];pfc_type *t;initialize(total_pf);for(i=0;i if(pl[page[i]].pfn==INVALID) /*頁面失效*/ { diseffect++; if(freepf_head==NULL) /*無空閑頁面*/ { for(j=0;j { if(pl[j].pfn!=INVALID) dist[j]=32767; else dist[j]=0; } for(j=0;j { if((pl[j].pfn!=INVALID)&&(dist[j]==32767)) { dist[j]=j; } } max=0; for(j=0;j if(max { max=dist[j]; maxpage=j; } freepf_head=&pfc[pl[maxpage].pfn]; freepf_head->next=NULL; pl[maxpage].pfn=INVALID; } pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn; freepf_head=freepf_head->next; } } printf(“%6.3f”,1-(float)diseffect/320);} /* Name: vodi LFU(inttotal_pf) Achieve:最不經(jīng)常使用法（Least Frequently Used） －14－ */ void LFU(inttotal_pf) { inti,j,min,minpage;pfc_type *t;initialize(total_pf);for(i=0;i if(pl[page[i]].pfn==INVALID)//頁面失效 { diseffect++; if(freepf_head==NULL)//無空閑頁面 { min=32767; //獲取counter的使用用頻率最小的內(nèi)存 for(j=0;j { if(min>pl[j].counter&&pl[j].pfn!=INVALID) { min=pl[j].counter; minpage=j; } } freepf_head=&pfc[pl[minpage].pfn]; pl[minpage].pfn=INVALID; pl[minpage].counter=0; freepf_head->next=NULL; } pl[page[i]].pfn=freepf_head->pfn;//有空閑頁面,改為有效 pl[page[i]].counter++; freepf_head=freepf_head->next;//減少一個(gè)free 頁面 } else { pl[page[i]].counter; pl[page[i]].counter=pl[page[i]].counter+1; } } printf(“%6.3f”,1-(float)diseffect/320);} int main(int){ intS,i; －15－ srand((int)getpid()); for(i=0;i { S=(int)rand()%320; a[i]=S; //任選一指令訪問點(diǎn) a[i+1]=a[i]+1;//順序執(zhí)行一條指令 a[i+2]=(int)rand()%a[i+1];//執(zhí)行前地址指令m' a[i+3]=a[i+2]+1;//順序執(zhí)行一條指令 a[i+4]=(int)rand()%(319-a[i+2]-1)+a[i+2]+2;//執(zhí)行后地址指令 } for(i=0;i { page[i]=a[i]/10; offset[i]=a[i]%10;} printf(“FrametOPTtFIFOtLRUtLFU n”);for(i=4;i<=32;i++)//用戶內(nèi)存工作區(qū)從4個(gè)頁面到32個(gè)頁面 { printf(“%dt”,i);OPT(i);printf(“t”); FIFO(i);printf(“t”); LRU(i); printf(“t”); LFU(i); printf(“n”);} system(“pause”);return 0;} 4.3 實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的slab分配器 程序: #include －17－ } 五、調(diào)試運(yùn)行結(jié)果 －18－ 5.1 實(shí)現(xiàn)一個(gè)內(nèi)存管理的伙伴算法 5.2設(shè)計(jì)一個(gè)虛擬存儲(chǔ)區(qū)和內(nèi)存工作區(qū)，并使用下述算法計(jì)算訪問命中率。 －19－ 5.3 實(shí)現(xiàn)內(nèi)存的slab分配器 六、所遇問題及解決方法 1.在寫第一個(gè)程序的時(shí)候，對(duì)樹的合并在之前的學(xué)習(xí)中，有比較多的學(xué)習(xí)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中此程序有詳細(xì)的介紹，因此在編寫這個(gè)程序的時(shí)候，比較順利的完成了要求。但要求中需要產(chǎn)生一些隨機(jī)的數(shù)據(jù)，重新對(duì)隨機(jī)仿真函數(shù)進(jìn)行回顧，最后較為順利的完成了程序。2.第二個(gè)程序，要求隨機(jī)產(chǎn)生一些數(shù)據(jù)，對(duì)srand()和rand()函數(shù)定義和產(chǎn)生指令序列，在進(jìn)一步的學(xué)習(xí)中，完成了這些函數(shù)，仿真內(nèi)存容量和虛存容量參數(shù)變化時(shí)的情形，對(duì)此不太熟悉，四個(gè)算法對(duì)要求較高，在完成算法的學(xué)習(xí)后，完成了程序。 3.第三個(gè)程序因不太理解其要求，上網(wǎng)搜尋了一些代碼，但對(duì)其最后的結(jié)果依然沒有得出，為此詢問了同學(xué)，但不知是否正確。 －20－ 微波仿真實(shí)驗(yàn)報(bào)告 學(xué) 院：電子工程學(xué)院 班 級(jí) 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 班內(nèi)序號(hào)： 微波仿真課作業(yè)1 1.了解ADS Schematic的使用和設(shè)置 2．在Schematic里，分別仿真理想電容20pF和理想電感5nH，仿真頻率為（1Hz-100GHz），觀察仿真結(jié)果，并分析原因。20pF理想電容 仿真圖 原因分析：史密斯原圖下半部分是容性，隨頻率增加，電容由開路點(diǎn)變到短路點(diǎn)，通高頻，阻低頻。5nH理想電感 仿真圖 原因分析：史密斯原圖上半部分是感性，隨頻率增加，電容由短路點(diǎn)變到開路點(diǎn)，阻高頻，通低頻。 3． Linecalc的使用 a)計(jì)算中心頻率1GHz時(shí)，F(xiàn)R4基片的50Ω微帶線的寬度 寬度為：2.9112mm b)計(jì)算中心頻率1GHz時(shí)，F(xiàn)R4基片的50Ω共面波導(dǎo)（CPW）的橫截面尺寸（中心信號(hào)線寬度與接地板之間的距離） 橫截面尺寸為：W=171.355mm，G=5mm，L=63.5mm 4．基于FR4基板，仿真一段特性阻抗為50Ω四分之一波長開路CPW線的性能參數(shù)，中心工作頻率為1GHz。仿真頻段（500MHz-3GHz）,觀察Smith圓圖變化，分析原因。 仿真圖 仿真圖分析： 1、1GHz時(shí)，為四分之一波長，開路阻抗變換后變?yōu)槎搪罚?GHz時(shí)為二分之一波長，所以仍為開路； 2、由于損耗，因此反射系數(shù)變小，所以等反射系數(shù)圓的半徑也在變小。 5.基于FR4基板，仿真一段特性阻抗為50Ω四分之一波長短路CPW線的性能參數(shù)，中心工作頻率為1GHz。仿真頻段（500MHz-3GHz）,觀察Smith圓圖變化，分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗，分析變化原因。 仿真圖 仿真圖分析： 1、1GHz時(shí)，為四分之一波長，短路阻抗變換后變?yōu)殚_路，2GHz時(shí)為二分之一波長，所以仍為短路； 2、由于損耗，因此反射系數(shù)變小，所以等反射系數(shù)圓的半徑也在變小。分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗： 500MHz:Z0*（0.003+j0.001）2GHz：Z0*（0.012-j0.005） 6.分別用理想傳輸線和在FR4基片上的微帶傳輸線，仿真一段特性阻抗為50Ω四分之一波長開路線的性能參數(shù)，工作頻率為1GHz。仿真頻段（500MHz-3GHz）,觀察Smith圓圖變化，分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗，分析變化原因。 仿真圖 分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗： 微帶線 500MHz:Z0*（0.003-j0.992）2GHz：Z0*（32.830-j1.603）理想傳輸線 500MHz:Z0*（1.000E-10-j1.000）2GHz：Z0*（2.000E10-j2.000E5） 分析：因?yàn)橄鄬?duì)于理想傳輸線，微帶線有損耗產(chǎn)生誤差，反射系數(shù)一直變小。 擴(kuò)展仿真頻率（500MHz-50GHz），分析曲線變化原因。 分析：對(duì)于理想傳輸線，反射系數(shù)不變，而對(duì)于微帶線，由于存在損耗，反射系數(shù)會(huì)一直變小，因此其反射系數(shù)圓的半徑在一直變小。 7.分別用理想傳輸線和在FR4基片上的微帶傳輸線，仿真一段特性阻抗為50Ω四分之一波長短路線的性能參數(shù)，工作頻率為1GHz。仿真頻段（500MHz-3GHz）,觀察Smith圓圖變化，分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗，分析變化原因。 仿真圖 分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗： 微帶線 500MHz:Z0*（0.009+j1.003）2GHz：Z0*（0.031+j0.002）理想傳輸線 500MHz:Z0*（5.551E-17+j1.000）2GHz：Z0*（8.284E-18-j1.000E-5） 分析：因?yàn)橄鄬?duì)于理想傳輸線，微帶線有損耗產(chǎn)生誤差，反射系數(shù)一直變小。 擴(kuò)展仿真頻率（500MHz-50GHz），分析曲線變化原因。 分析：對(duì)于理想傳輸線，反射系數(shù)不變，而對(duì)于微帶線，由于存在損耗，反射系數(shù)會(huì)一直變小，因此其反射系數(shù)圓的半徑在一直變小。 8.分別用理想傳輸線和在FR4基片上的微帶傳輸線，仿真一段特性阻抗為50Ω二分之一波長開路線的性能參數(shù)，工作頻率為1GHz。仿真頻段（500MHz-3GHz）,觀察Smith圓圖變化，分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗，分析變化原因。 仿真圖 分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗： 微帶線 500MHz:Z0*（0.016+j0.006）2GHz：Z0*（16.430-j0.798）理想傳輸線 500MHz:Z0*（5.000E-11-j6.123E-17）2GHz：Z0*（2.000E10-j2.000E5） 分析：因?yàn)橄鄬?duì)于理想傳輸線，微帶線有損耗產(chǎn)生誤差，反射系數(shù)一直變小。擴(kuò)展仿真頻率（500MHz-50GHz），分析曲線變化原因。 分析：對(duì)于理想傳輸線，反射系數(shù)不變，而對(duì)于微帶線，由于存在損耗，反射系數(shù)會(huì)一直變小，因此其反射系數(shù)圓的半徑在一直變小。 9.分別用理想傳輸線和在FR4基片上的微帶傳輸線，仿真一段特性阻抗為50Ω二分之一波長短路線的性能參數(shù)，工作頻率為1GHz。仿真頻段（500MHz-3GHz）,觀察Smith圓圖變化，分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗，分析變化原因。 仿真圖 分別求出500MHz和2GHz的輸入阻抗： 微帶線 500MHz:Z0*（55.044-j19.301）2GHz：Z0*（0.061+j0.004）理想傳輸線 500MHz:Z0*（-1.000+j1.633E16）2GHz：Z0*（8.284E-18-j1.000E-5） 分析：因?yàn)橄鄬?duì)于理想傳輸線，微帶線有損耗產(chǎn)生誤差，反射系數(shù)一直變小。 擴(kuò)展仿真頻率（500MHz-50GHz），分析曲線變化原因。 分析：對(duì)于理想傳輸線，反射系數(shù)不變，而對(duì)于微帶線，由于存在損耗，反射系數(shù)會(huì)一直變小，因此其反射系數(shù)圓的半徑在一直變小。微波測量實(shí)驗(yàn)中測得的幾個(gè)史密斯圓圖 四分之一開路微帶線 四分之一短路微帶線 二分之一開路微帶線 二分之一短路微帶線 微波仿真課作業(yè)2 1． 用一段理想四分之一波長阻抗變換器匹配10歐姆到50歐姆，仿真S參數(shù)，給出-20dB帶寬特性，工作頻率為1GHz。計(jì)算得，22.36歐姆 仿真S參數(shù) 計(jì)算分析：由圖計(jì)算-20dB帶寬為 1071-929=142MHz;且如仿真圖所示，在1GHz處回波損耗最低，實(shí)現(xiàn)阻抗匹配。2． 用一段FR4基片上四分之一波長阻抗變換器匹配10歐姆到50歐姆，仿真S參數(shù)，給出-20dB帶寬特性，工作頻率為1GHz，比較分析題1和題2的結(jié)果。 仿真S參數(shù) 由圖計(jì)算-20dB帶寬為1065-921=144MHz。 比較分析題1和題2的結(jié)果 分析，微帶線與理想傳輸線之間有一定的誤差： 1、如圖所示可以看出微帶線情況下，回波損耗最低點(diǎn)稍微偏離1GHz； 2、-20dB帶寬為144MHz大于理想傳輸線時(shí)的142MHz； 3、1GHz阻抗匹配時(shí)，微帶線時(shí)的回波損耗大于理想傳輸線。 3． 設(shè)計(jì)一個(gè)3節(jié)二項(xiàng)式匹配變換器，用于匹配10歐姆到50歐姆的傳輸線，中心頻率是1GHz，該電路在FR4基片上用微帶線實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)這個(gè)匹配變換器并計(jì)算 ?m?0.1的帶寬，給出回波損耗和插入損耗與頻率的關(guān)系曲線，比較分析題2和題3的結(jié)果。 根據(jù)所學(xué)的理論知識(shí)，先依題意算出三節(jié)匹配微帶線的阻抗值,然后通過LineCalc計(jì)算出相應(yīng)微帶線的長和寬，修改電路圖中MLIN的相關(guān)參數(shù)。 Z1=40.89Ω W=4.198480mm L=40.404500mm Z2=22.36Ω W=9.620970mm L=38.833700mm Z3=12.23Ω W=19.83080mm L=37.648400mm 插入損耗 ?m?0.1的帶寬，即為-20dB帶寬，由圖計(jì)算得1325-680=645MHz； 比較分析題2和題3的結(jié)果，3節(jié)二項(xiàng)式匹配變換器匹配誤差更大： 1、如圖所示可以看出3節(jié)二項(xiàng)式匹配變換器匹配時(shí)回波損耗最低點(diǎn)明顯偏離1GHz； 2、-20dB帶寬為645MHz大于微帶線情況； 3、但1GHz阻抗匹配時(shí)，3節(jié)二項(xiàng)式匹配變換器時(shí)的回波損耗小于微帶線情況。 4． 題3中，若用3節(jié)切比雪夫匹配變換器實(shí)現(xiàn)，比較同樣情況下的帶寬，回波損耗和插入損耗與頻率的關(guān)系曲線，比較分析題3和題4結(jié)果。 根據(jù)所學(xué)的知識(shí)可以計(jì)算出切比雪夫變換器匹配的三個(gè)微帶線的阻抗，然后通過LineCalc計(jì)算出相應(yīng)微帶線的長和寬，修改電路圖中MLIN的相關(guān)參數(shù)。Z1=35.94Ω W=4.948710mm L=40.0910mm Z2=22.11Ω W=9.6519mm L=38.8278mm Z3=13.55Ω W=17.57710mm L=37.8241mm 仿真圖 插入損耗 ?m?0.1的帶寬，即為-20dB帶寬，由圖計(jì)算得1485-534=951MHz； 比較分析題3和題4的結(jié)果，即二項(xiàng)式匹配變換器與切比雪夫匹配變換器： 1、切比雪夫匹配變換器的帶寬顯著增加； 2、切比雪夫匹配變換器回波損耗具有等波紋特性； 3、兩者的插入損耗差別不明顯。 5． 對(duì)于一個(gè)負(fù)載阻抗ZL=60-j80歐姆，利用Smith Chart Utility功能，分別設(shè)計(jì)并聯(lián)短路單枝節(jié)和并聯(lián)開路單枝節(jié)匹配，并將Smith Chart Utility給出的匹配結(jié)果在Schematic中仿真，給出1-3GHz的回波損耗與頻率的關(guān)系曲線，并給出?m?0.1的帶寬。并聯(lián)短路單枝節(jié) 計(jì)算并聯(lián)短路單枝節(jié)-20dB帶寬：1053-952=101MHz 并聯(lián)開路單枝節(jié) 計(jì)算并聯(lián)開路單枝節(jié)-20dB帶寬：1023-975=48MHz 6． 并聯(lián)雙枝節(jié)匹配電路，并聯(lián)雙枝節(jié)為開路，枝節(jié)之間相距λ/8，中心工作頻率為2GHz,利用理想傳輸線，給出1-3GHz的回波損耗與頻率的關(guān)系曲線，并給出?m?0.1的帶寬。并聯(lián)雙枝節(jié), 枝節(jié)之間相距λ/8，中心工作頻率為2GHz 仿真 如圖在2GHz匹配 計(jì)算-20dB帶寬：2012-1988=24MHz 北郵《多媒體技術(shù)與應(yīng)用》 期末考試知識(shí)點(diǎn)復(fù)習(xí) 什么是多媒體技術(shù)？簡述其主要特點(diǎn)。 多媒體技術(shù)就是計(jì)算機(jī)交互式綜合處理多種媒體信息──文本、圖形、圖象和聲音,使多種信息建立邏輯連接,集成為一個(gè)系統(tǒng)并具有交互性。特點(diǎn)： 1.集成性：媒體信息即聲音、文字、圖象、視頻等的集成。顯示或表現(xiàn)媒體設(shè)備的集成，即多媒體系統(tǒng)一般不僅包括了計(jì)算機(jī)本身而且還包括了象電視、音響、錄相機(jī)、激光唱機(jī)等設(shè)備。 2.實(shí)時(shí)性：多媒體系統(tǒng)中聲音及活動(dòng)的視頻圖象，動(dòng)畫等媒體是強(qiáng)實(shí)時(shí)的。多媒體系統(tǒng)提供了對(duì)這些時(shí)基媒體實(shí)時(shí)處理的能力。 3.交互性：多媒體計(jì)算機(jī)與其它象電視機(jī)、激光唱機(jī)等家用聲像電器有所差別的關(guān)鍵特征。普通家用聲像電器無交互性,即用戶只能被動(dòng)收看,而不能介入到媒體的加工和處理之中。 多媒體技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了哪幾個(gè)階段？其研究意義如何？ 三個(gè)階段：啟蒙發(fā)展階段（80’），標(biāo)準(zhǔn)化階段(90-)，應(yīng)用普及(2000-)研究意義：從人類歷史發(fā)展的角度看，人人之間的交流手段是推動(dòng)社會(huì)發(fā)展的一個(gè)重要因素。多媒體技術(shù)的引入提高了工作效率，多媒體技術(shù)不僅是時(shí)代的產(chǎn)物，也是人類歷史發(fā)展的必然。從計(jì)算機(jī)發(fā)展的角度看，用戶和計(jì)算機(jī)的交互技術(shù)一直是推動(dòng)計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的重要?jiǎng)右颉６嗝襟w技術(shù)將文字、聲音、圖形、圖象集成為一體，獲取、存儲(chǔ)、加工、處理、傳輸一體化，使人機(jī)交互達(dá)到了最佳的效果。 多媒體技術(shù)的研究內(nèi)容主要有哪些方面？ 數(shù)據(jù)編碼、壓縮/解壓算法與標(biāo)準(zhǔn) 多媒體數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù) 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件與軟件平臺(tái) 多媒體系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境 多媒體數(shù)據(jù)庫與基于內(nèi)容的檢索 超文本和Web技術(shù) 多媒體系統(tǒng)數(shù)據(jù)模型 多媒體通信與分布式多媒體系統(tǒng) 媒體分為哪幾類？簡述各類媒體與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的關(guān)系。 媒體是信息表示和傳輸?shù)妮d體。CCITT對(duì)媒體分類：感覺媒體，表示媒體，表現(xiàn)媒體，存儲(chǔ)媒體，傳輸媒體。 多媒體信息存在和表現(xiàn)的形式主要有哪些？ 正文：包括文字和數(shù)據(jù) 向量圖形：圖元組成的圖形 位圖圖象 數(shù)字化聲音和高保真音響 數(shù)字化視頻 光存儲(chǔ)技術(shù)原理是什么？其產(chǎn)品化形式是什么？ 技術(shù)原理：改變一個(gè)存儲(chǔ)單元的性質(zhì)，使其性質(zhì)的變化反映出被存儲(chǔ)的數(shù)據(jù);識(shí)別這種性質(zhì)的變化, 就可以讀出存儲(chǔ)數(shù)據(jù) 產(chǎn)品化形式是由光盤驅(qū)動(dòng)器和光盤片組成的光盤驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 光盤系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo)主要有哪些？各自含義如何？ 容量: 光盤盤片的容量 平均存取時(shí)間: 在光盤上找到需要讀寫信息的位置所需時(shí)間 數(shù)據(jù)傳輸率：1.從光盤驅(qū)動(dòng)器送出的數(shù)據(jù)率,可以定義為單位時(shí)間內(nèi)光盤的光道上傳送的數(shù)據(jù)比特?cái)?shù), 這與光盤轉(zhuǎn)速、存儲(chǔ)密度有關(guān)。2.指控制器與主機(jī)間的傳輸率, 它與接口規(guī)范、控制器內(nèi)的緩沖器大小有關(guān) 光盤按照讀寫方式可以分成哪幾類？ CD-ROM只讀光盤 WORM一次寫多次讀光盤 Rewritable可重寫光盤 簡述CD-ROM和可擦寫光盤的工作原理。 CD-ROM：只讀光盤上的信息是沿著盤面螺旋形狀的信息軌道以凹坑和凸區(qū)的形式記錄的，它既可以記錄模擬信息(如Laser Vision系統(tǒng))，也可以記錄數(shù)字信號(hào)(如CD-DA)。 可擦寫光盤：1.磁光式擦寫原理：當(dāng)前國際上較流行的是磁光式，該盤普遍采用玻璃盤基上再加四層膜結(jié)構(gòu)組成，它是以稀土—過渡金屬非晶體垂直磁化膜作為記錄介質(zhì)光學(xué)膜和保護(hù)膜的多層夾心結(jié)構(gòu)。2.相變式擦寫原理：利用記錄介質(zhì)的兩個(gè)穩(wěn)態(tài)之間的互逆相結(jié)構(gòu)的變化來實(shí)現(xiàn)信息的記錄和擦除。兩種穩(wěn)態(tài)是反射率高的晶態(tài)和反射率低的非晶態(tài)(玻璃態(tài))。寫過程是把記錄介質(zhì)的信息點(diǎn)從晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷B(tài)。擦過程是寫過程的逆過程，即把激光束照射的信息點(diǎn)從非晶態(tài)恢復(fù)到晶態(tài)。 比較CD-ROM光盤Mode1格式與Mode2格式的異同，并指出它們分別存儲(chǔ)哪些數(shù)據(jù)。 相同之處： 這兩種方式的扇區(qū)首部都是12字節(jié)的同步碼(SYNC), 其前后為“00H”而中間10個(gè)字節(jié)存放“FFH”數(shù)據(jù),緊接著的4個(gè)字節(jié)為地址字段, 或稱扇區(qū)頭(HEADER)，它采用分、秒、扇區(qū)號(hào)的制式確定地址標(biāo)號(hào), 地址字段中設(shè)置了MODE字節(jié), 指明該扇區(qū)是哪種格式。不同之處： 用戶數(shù)據(jù)量不同：Model1為2048個(gè)字節(jié), Mode2為2336個(gè)字節(jié)。 存貯數(shù)據(jù)的類型不同：Mode1用于存放對(duì)錯(cuò)誤極為敏感的數(shù)據(jù), 如計(jì)算機(jī)程序等;而Mode2用于存放對(duì)錯(cuò)誤不太敏感的數(shù)據(jù), 如聲音、圖象、圖形等。 Mode2的數(shù)據(jù)經(jīng)過CIRC檢驗(yàn)后的誤碼率為1/109, 對(duì)聲音、圖象類的數(shù)據(jù)可以不必做進(jìn)一步校驗(yàn);而要滿足計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)誤碼率小于1/1012的要求, 則應(yīng)對(duì)Mode1的數(shù)據(jù)作進(jìn)一步校驗(yàn)。 多媒體功能卡的作用主要是什么？具有代表性的多媒體功能卡有哪些？ 作用：通過這些功能卡將計(jì)算機(jī)與各種外部設(shè)備相連,構(gòu)成一個(gè)制作和播出多媒體系統(tǒng)的工作環(huán)境 具有代表性的多媒體功能卡：聲音卡、視頻卡 多媒體計(jì)算機(jī)的視頻處理芯片可分為哪幾類？ 可分為兩類： 一是專用固定功能的芯片，這類芯片主要圍繞數(shù)據(jù)壓縮標(biāo)準(zhǔn)JPEG，MPEG等開發(fā)的； 二是可編程的多媒體處理器，如Intel 750系列，TI公司的TMS320系列高效可編程多媒體處理器以及Philips和Sony共同開發(fā)的CD-I等產(chǎn)品。 第一塊集成JPEG算法的芯片是？CL550 簡述幾種常見觸摸屏的工作原理。紅外線觸摸屏：在屏幕四邊放置紅外發(fā)射管和紅外接收管，微處理器控制驅(qū)動(dòng)電 路依次接通紅外發(fā)射管并檢查相應(yīng)的紅外接收管，形成橫豎交叉的紅外線整列。能被感知的觸針可以是手指或其他任何不透明或者對(duì)光散射的透明物體。 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一種方法將電教教室中的投影幕布變成觸摸屏，簡述設(shè)計(jì)思路。圖象采集，對(duì)幕布圖像進(jìn)行分析并匹配，在投影儀和幕布圖形之間形成一種協(xié)議來接受圖形中相應(yīng)位置的操作。 多媒體計(jì)算機(jī)系統(tǒng)層次性結(jié)構(gòu)如何劃分？ 從上到下：多媒體應(yīng)用軟件，多媒體開發(fā)與創(chuàng)作工具，多媒體系統(tǒng)軟件，多媒體驅(qū)動(dòng)程序接口，多媒體驅(qū)動(dòng)程序，多媒體硬件。 簡述CD-I系統(tǒng)的發(fā)展歷程。 CD-I系統(tǒng)是家用交互式多媒體系統(tǒng), 它是Philips公司和Sony公司于1986年4月聯(lián)合推出的一種電視計(jì)算機(jī)或稱Smart TV系統(tǒng)。該系統(tǒng)把各種多媒體信息存放在容量為650MB的只讀光盤上,用戶可通過CD-I系統(tǒng)讀取光盤的內(nèi)容來進(jìn)行演播,光盤的數(shù)據(jù)使用CD-I格式存放。CD-I的正式商品于1991年面市, 用戶可以交互式地把家用電視機(jī)和計(jì)算機(jī)相連, 通過鼠標(biāo)器、操縱桿、遙控器等裝置選擇人們感興趣的視聽節(jié)目進(jìn)行播放, 是一種較好多媒體系統(tǒng)產(chǎn)品。 DVI-I型系統(tǒng)與DVI-II型系統(tǒng)的核心部件分別是什么？其系統(tǒng)軟件核心分別是什么？ DVIⅠ的核心部件是視頻象素處理器82750PA和視頻顯示處理器82750DA。系統(tǒng)軟件：AVSS。 DVIⅡ?qū)⑦@兩個(gè)芯片升級(jí)為82750PB和82750DB, 使運(yùn)算速度提高了一倍。系統(tǒng)軟件：AVK。 VCD與DVD播放系統(tǒng)分別基于哪種視頻編碼技術(shù)？ VCD：MPEG-1編碼技術(shù) DVD：MPEG-2編碼技術(shù) 多媒體開發(fā)和創(chuàng)作環(huán)境一般應(yīng)具有哪些功能？ 提供編程的環(huán)境 超文本、超媒體和多媒體數(shù)據(jù)管理的功能 支持多媒體數(shù)據(jù)的輸入輸出 應(yīng)用連接功能 數(shù)據(jù)和動(dòng)畫制作功能 友好的用戶界面 多媒體創(chuàng)作工具主要有哪幾類？分別簡述每類的特點(diǎn)與代表性工具。 1、以卡或頁為基礎(chǔ)的創(chuàng)作工具 大多數(shù)以卡或頁為基礎(chǔ)的創(chuàng)作工具提供一種可以將對(duì)象連接于卡或頁的環(huán)境。一頁或一張卡便是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，它類似于書的一頁或數(shù)據(jù)袋里一張卡片。這種頁或卡片上的數(shù)據(jù)比書上的一頁或數(shù)據(jù)袋里一張卡片的數(shù)據(jù)更多樣化。在卡或頁上的圖符很容易理解和使用。代表工具：ToolBook 2、以圖符為基礎(chǔ),基于事件的創(chuàng)作工具 基于圖符的創(chuàng)作工具提供可視化的程序設(shè)計(jì)環(huán)境。設(shè)計(jì)之初須先用其他軟件來制作各種元素;然后在此系統(tǒng)中建立一個(gè)流程圖,在流程圖當(dāng)中可以包括起始事件、分支、處理及結(jié)束等各種圖符;設(shè)計(jì)者可依流程圖將適當(dāng)?shù)膶?duì)象從所謂的圖符庫按下拉至工作區(qū)內(nèi)。這些圖符可以包括菜單條的選項(xiàng)、圖形、圖象、聲音及運(yùn)算等;這個(gè)流程圖也是事先安排的次序, 同時(shí)也表示整個(gè)節(jié)目的邏輯藍(lán)圖;代表工具：Authorware。 3、以時(shí)間為基礎(chǔ)的創(chuàng)作工具 常見的一種多媒體編輯系統(tǒng),常用于制作電影與卡通片的節(jié)目。大多是以時(shí)間軸來決定事件的順序與對(duì)象顯示上演的時(shí)段。這種時(shí)間關(guān)系可以許多頻道形式出現(xiàn),以便安排多種對(duì)象同時(shí)呈現(xiàn)。這類系統(tǒng)中都會(huì)有一個(gè)控制播出的控制面板,它很象錄音機(jī)、錄放像機(jī)的控制板, 含有倒帶、倒退、停止、演出及快進(jìn)等按鈕。 代表工具：Action! 4、以傳統(tǒng)程序語言為基礎(chǔ)的創(chuàng)作工具 精通編程的程序員對(duì)于多媒體編輯創(chuàng)作系統(tǒng)的限制及依賴工具箱產(chǎn)生對(duì)象的方式較不容易接受。因此,一方面保留傳統(tǒng)語言的特性,另一方面改進(jìn)其程序設(shè)計(jì)環(huán)境成為可視化的操作系統(tǒng)。這樣程序員既可以用傳統(tǒng)的語言來編寫程序又可方便地使用媒體開發(fā)工具箱，使這些工具箱內(nèi)的編碼可以直接被采用成為重用的編碼。 代表工具：Visual BASIC、Visual C++ 5、其它專用的創(chuàng)作工具 Windows采用哪兩種不同的媒體控制接口（MCI）？簡述它們的不同之處。一是使用命令消息接口函數(shù),直接控制MCI設(shè)備;二是使用命令字符串接口函數(shù),基于文本接口或命令腳本來控制MCI設(shè)備。不同之處在于它們基本命令結(jié)構(gòu)及其發(fā)送消息到設(shè)備的原理不同。命令消息接口使用消息控制MCI設(shè)備；命令字符串接口使用文本命令控制MCI設(shè)備。 什么是DirectShow? 為在Windows平臺(tái)上處理各種格式的媒體文件的回放、音視頻采集等高性能要求的多媒體應(yīng)用提供了完整的解決方案。保證大量多媒體數(shù)據(jù)處理的高效性，音視頻同步，簡單方法處理復(fù)雜媒體源問題：文件、網(wǎng)絡(luò)、廣播電視等，處理多種媒體格式的問題，支持不可預(yù)知的硬件。 數(shù)字化表示多媒體信息相交于模擬方式表示優(yōu)勢主要哪些？挑戰(zhàn)主要是什么？ 不會(huì)出現(xiàn)易出故障、常產(chǎn)生噪音和信號(hào)丟失、且拷貝過程中噪音和誤差逐步積累的缺點(diǎn)。適合數(shù)字計(jì)算機(jī)加工處理。挑戰(zhàn)：巨大的數(shù)據(jù)量。 簡述采樣定理。 僅當(dāng)采樣頻率≥2倍的原始信號(hào)頻率時(shí),才能保證采樣后信號(hào)可被保真地恢復(fù)為原始信號(hào) 人聽覺與說話的頻率范圍分別是什么？ 聽覺：20Hz到20KHz。說話：20Hz到4KHz。 設(shè)量化精度為8b, 依據(jù)采樣定理，未經(jīng)壓縮的情況下人講1分鐘話的數(shù)據(jù)量為多少？請(qǐng)寫出計(jì)算過程。 依據(jù)采樣定理, 設(shè)數(shù)字化精度為8b, 則1秒鐘信號(hào)量為64Kbits=8KB，人講1分鐘話的數(shù)據(jù)量為480KB 多媒體數(shù)據(jù)中主要存在著哪些數(shù)據(jù)冗余？空間冗余與時(shí)間冗余分別指的是什么？ 空間冗余、時(shí)間冗余、信息熵冗余、結(jié)構(gòu)冗余、知識(shí)冗余、視覺冗余、其它冗余。 空間冗余：這是靜態(tài)圖像中存在的最主要的一種數(shù)據(jù)冗余。在同一幅圖像中，規(guī)則物體和規(guī)則背景的表面物理特性具有相關(guān)性。即對(duì)同一景物表面上采樣點(diǎn)的顏色之間存在著空間連貫性。 時(shí)間冗余：序列圖像(電視圖像、動(dòng)畫)和語音數(shù)據(jù)中所經(jīng)常包含的冗余，一組連續(xù)的畫面之間往往存在著時(shí)間和空間的相關(guān)性。 請(qǐng)比較常用的幾種彩色空間。RGB彩色空間： R，G，B分別代表紅(red)、綠(green)、藍(lán)(blue)三色。這是彩色最基本的表示模型 通過對(duì)R、G、B三個(gè)顏色通道的變化以及它們相互之間的疊加可得到各式各樣的顏色 HSI彩色空間 ： 這種模型中, 用H(Hue,色調(diào))、S(Saturation,飽和度)、I(Intensity,光強(qiáng)度)3個(gè)分量來表示一種顏色, 這種表示更適合人的視覺特性。YUV彩色空間 ： Y為亮度信號(hào),U、V是色差信號(hào)(B-Y,R-Y)。PAL制式彩色空間即為YUV。優(yōu)點(diǎn)是亮度和色差信號(hào)分離,容易使彩色電視系統(tǒng)與黑白電視信號(hào)兼容 YIQ彩色空間 ： 廣播電視系統(tǒng)另一種常用的亮度與色差分離的模型，NTSC制式彩色空間即為YIQ。Y是亮度, I和Q共同描述圖象的色調(diào)和飽和度。 設(shè)某種顏色的RGB取值為（108, 93, 86），RGB到Y(jié)UV的變換矩陣為 , 求該種顏色在YUV空間下的取值。 根據(jù)解碼后數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)是否完全一致，數(shù)據(jù)壓縮方法劃分為哪兩類？每類分別給出兩個(gè)典型例子。 可逆編碼(無失真編碼)： 解碼圖象與原始圖象嚴(yán)格相同，壓縮大約在2:1到5:1之間。如Huffman編碼、算術(shù)編碼、行程長度編碼等。不可逆編碼(有失真編碼)：還原圖象與原始圖象存在一定的誤差，但視覺效果一般可以接受，壓縮比可以從幾倍到上百倍來調(diào)節(jié)。常用的有變換編碼和預(yù)測編碼。 在預(yù)測編碼中，編碼和傳輸?shù)氖鞘裁矗空`差來源主要是什么？ 編碼和傳輸?shù)氖沁@個(gè)采樣值的預(yù)測值與其實(shí)際值之間的差值。誤差來源：相鄰像素之間的相關(guān)性。 對(duì)信源X={x1,x2,…,x8}進(jìn)行Huffman編碼，其中x1,x2,…,x8出現(xiàn)的概率分別為0.4，0.18，0.1，0.1，0.07，0.06，0.05，0.04。 JPEG中基于DCT的有失真壓縮編碼過程有哪幾步？簡述其工作原理。 離散余弦變換、量化處理、DC系數(shù)的編碼和AC系數(shù)的行程編碼、熵編碼 JPEG2000與JPEG相比有什么特點(diǎn)？ 高壓縮率。無損壓縮。漸進(jìn)傳輸。感興趣區(qū)域壓縮。 MPEG系列標(biāo)準(zhǔn)主要有哪些？各自主要應(yīng)用有哪些？ MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，MPEG-7，MPEG-21 MPEG-1用于CD-ROM存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)視頻圖像、數(shù)字電話網(wǎng)絡(luò)上的視頻傳輸。MPEG-2兼容MPEG-1還實(shí)現(xiàn)了低碼率和多聲道擴(kuò)展用于廣播電視網(wǎng)有線電視網(wǎng)等。MPEG-4應(yīng)用于數(shù)字電視、動(dòng)態(tài)圖像、互聯(lián)網(wǎng)、實(shí)時(shí)多媒體監(jiān)控、移動(dòng)多媒體通信、Internet/Intranet上的視頻流與可視游戲、DVD上的交互多媒體等方面。 MP3音樂采用的是什么音頻壓縮技術(shù)？壓縮率如何？ MPEG Audio Player3。壓縮率達(dá)到1:10 到1:12 MPEG中將圖像分為哪3種類型？各自特點(diǎn)是什么？ I圖像，利用圖像自身的相關(guān)性壓縮，提供壓縮數(shù)據(jù)流中的隨機(jī)存取的點(diǎn)。P圖像，用最近的前一個(gè)I圖片（或P圖像）預(yù)測編碼得到（前向預(yù)測）。B圖像，B圖像在預(yù)測時(shí)，既可使用了前一個(gè)圖象作參照，也可使用下一個(gè)圖像做參照或同事使用前后兩個(gè)圖象作為參照?qǐng)D像（雙向預(yù)測）。 MPEG標(biāo)準(zhǔn)在減少視頻圖像的時(shí)間冗余方面采用了什么方法？ 運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù) 相較于MPEG1與MPEG2，MPEG4最大的特點(diǎn)是什么？ MPEG-4更適于交互AV服務(wù)以及遠(yuǎn)程監(jiān)控,其設(shè)計(jì)目標(biāo)使它具有更廣的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性：MPEG-4傳輸速率可在4.8-64kbps之間,分辨率為176×144, 可以利用很窄的帶寬通過幀重建技術(shù)壓縮和傳輸數(shù)據(jù)。 H.26X系列標(biāo)準(zhǔn)主要有哪些？ Px64Kbps視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，H.263標(biāo)準(zhǔn)，H.264/AVC標(biāo)準(zhǔn)。 我國具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的音視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)是什么？ AVS標(biāo)準(zhǔn) 語音生成機(jī)構(gòu)的模型由哪幾部分組成？ 聲源、共鳴機(jī)構(gòu)、放射機(jī)構(gòu) 對(duì)多媒體數(shù)據(jù)進(jìn)行有效管理的方法有哪些？ 文件管理系統(tǒng) 建立特定的邏輯目錄 傳統(tǒng)的字符、數(shù)值數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng) 超文本和超媒體 多媒體數(shù)據(jù)對(duì)數(shù)據(jù)庫的影響有哪些？ 數(shù)據(jù)量大且媒體之間差異也極大,從而影響數(shù)據(jù)庫中的組織和存儲(chǔ)方法 媒體種類增多增加了數(shù)據(jù)處理困難 多媒體不僅改變了數(shù)據(jù)庫的接口,使其聲、文、圖并茂,而且也改變了數(shù)據(jù)庫的操作形式,其中最重要的是查詢機(jī)制和查詢方法。傳統(tǒng)的事務(wù)一般都是短小精悍,在多媒體數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)中也應(yīng)盡可能采用短事務(wù)。為保證播放不致中斷,MDBMS應(yīng)增加這種處理長事務(wù)的能力 多媒體數(shù)據(jù)庫管理還有考慮版本控制的問題 簡述MDBMS的三種組織結(jié)構(gòu)。集中型： 由一個(gè)MDBMS來管理和建立不同媒體的數(shù)據(jù)庫,并由這個(gè)MDBMS來管理對(duì)象空間及目的數(shù)據(jù)的集成。主從型： 由多個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來組成, 每個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間有主從之分。協(xié)作型： 協(xié)作型MDBMS也是由多個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)來組成, 每個(gè)數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)之間沒有主從之分。 MDBMS中擴(kuò)展關(guān)系數(shù)據(jù)模型的策略有哪些？ 1.使關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理技術(shù)和操作系統(tǒng)中文件系統(tǒng)功能相結(jié)合, 實(shí)現(xiàn)對(duì)非格式化數(shù)據(jù)的管理。其主要方法是以存放非格式化數(shù)據(jù)的文件名代替。 2.將關(guān)系元組中格式化數(shù)據(jù)和非格式化數(shù)據(jù)裝在一起形成一個(gè)完整的元組,存放在數(shù)據(jù)頁面或數(shù)據(jù)頁面組中,統(tǒng)一管理(大系統(tǒng)采用)。 3.將元組中非格式化數(shù)據(jù)分成兩部分,一部分是格式化數(shù)據(jù)本身,另一部分是對(duì)非格式化數(shù)據(jù)的引用(小系統(tǒng)采用)。 基于內(nèi)容的檢索技術(shù)的特點(diǎn)是什么？主要實(shí)現(xiàn)方法有哪些？ 特點(diǎn)： 1.從媒體內(nèi)容中提取信息線索, 直接對(duì)媒體進(jìn)行分析, 抽取特征(如基于表達(dá)式)。2.提取特征方法多種多樣。如圖象特征有形狀、顏色、紋理、輪廓等特征。 3.人機(jī)交互。人能迅速分辨要查找的信息, 但難以記住信息, 人工大量查詢費(fèi)時(shí)、重復(fù), 而這正是計(jì)算機(jī)的長處, 人機(jī)交互檢索可大大提高多媒體數(shù)據(jù)檢索的效率。 5.基于內(nèi)容的檢索采用一種近似的匹配技術(shù)。 6.提取媒體對(duì)象內(nèi)容屬性的方式一般有手工方式、自動(dòng)方式和混合方式 方法： 一是基于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫檢索方法,即采用人工方法將多媒體信息內(nèi)容并表達(dá)為屬性(關(guān)鍵詞)集合,再在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)框架內(nèi)處理。這種方法對(duì)信息采用了高度抽象,留給用戶選擇余地小,查詢方式和范圍有所限制。 二是基于信號(hào)處理理論, 即采用特征抽取和模式識(shí)別的方法來克服基于數(shù)據(jù)庫方法的局限性,但全自動(dòng)地抽取特征和識(shí)別時(shí)間開銷太大,并且過分依賴于領(lǐng)域知識(shí),識(shí)別難度大。 簡述多媒體對(duì)通信的影響。(1)多媒體數(shù)據(jù)量 (2)多媒體實(shí)時(shí)性 (3)多媒體時(shí)空約束 (4)多媒體交互性(5)多媒體分布式處理和協(xié)同工作要求 什么叫多媒體網(wǎng)絡(luò)？ 將多臺(tái)地理上分散的具有處理多媒體功能的計(jì)算機(jī)和終端通過高速通信線路互聯(lián)起來,以達(dá)到多媒體通信和共享多媒體資源的網(wǎng)絡(luò)。 衡量多媒體通信網(wǎng)QOS的性能指標(biāo)主要有哪些？ 吞吐量，延時(shí)，延時(shí)抖動(dòng)，錯(cuò)誤率 分布式多媒體系統(tǒng)的基本特征有哪些？(1)多媒體集成性(2)(3)運(yùn)行實(shí)時(shí)性 (4)操作交互性 (5)系統(tǒng)透明性 什么是CSCW系統(tǒng)？ CSCW是支持有著共同目標(biāo)或共同任務(wù)的群體性活動(dòng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，并且系統(tǒng)為共享的環(huán)境提供接口 典型的協(xié)作模型有哪些？ 對(duì)話模型 會(huì)議模型 過程模型 活動(dòng)模型 分層抽象模型 DAVIC系統(tǒng)包括哪幾個(gè)部分？ 一般包括5個(gè)部分(或稱實(shí)體)：內(nèi)容提供者系統(tǒng)(CPS)、服務(wù)提供者系統(tǒng)(SPS)、服務(wù)消費(fèi)者系統(tǒng)(SCS)以及連接它們的CPS-SPS傳輸系統(tǒng)和SPS-SCS傳輸系統(tǒng)。 一、單項(xiàng)選擇題（共5道小題，共100.0分）? 下面的H.248消息中，MGl為該呼叫分配的關(guān)聯(lián)域標(biāo)識(shí)號(hào)是（）。MGl→MGC： MEGACO/1 [10.54.250.43]:2944 P=369363687{C=386{ A=A0,A=A100000124{ M{O{MO=RC,RV=OFF,RG=OFF,nt/jit=40}, L{v=0 c=IN IP4 10.54.250.43 m=audio 18300 RTP/AVP 8}}}}} ? ? ? ? 369363687 386 A0 A100000124 知識(shí)第一次階段作業(yè) 點(diǎn): 學(xué)生答[B;] 案: 得分: [20] 試題分 20.0 值: 提示: 以下消息中，被叫用戶的注冊(cè)賬號(hào)為()。INVITE Sip:watson @ bell-tel.com SIP/2.0 Via: SIP/2.0/UDP kton.bell-tel.com From: A.Bell(Sip: a.g.bell @ bell-tel.com)To: T.Watson(Sip: watson @ bell-tel.com);tag = 37462311 Call-ID: 3298420296 @ kton.bell-tel.com CSeq: 1 INVITE Contact: Sip: a.g.bell @ kton.bell-tel.com Content-Type: application/sdp Content-Length =…… v=0 o = Watson 4858949 4858949 IN IP4 192.1.2.3 s = I'm on my way c = IN IP4 kton.bell-tel.com m = audio 5004 RTP/AVP 0 3 ? ? ? ? a.g.bell @ bell-tel.com watson @ bell-tel.com 3298420296 @ kton.bell-tel.com watson @ boston.bell-tel.com 知識(shí)第一次階段作業(yè) 點(diǎn): 學(xué)生答[B;] 案: 得分: [20] 試題分 20.0 值: 提示: SIP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)模型中，()能夠?qū)⒂脩舢?dāng)前新的位置告訴請(qǐng)求方。 ? ? ? ? 重定向服務(wù)器 代理服務(wù)器 定位服務(wù)器 注冊(cè)服務(wù)器 知識(shí)第一次階段作業(yè) 點(diǎn): 學(xué)生答[A;] 案: 得分: [20] 試題分20.0 值: 提示: G.723編碼數(shù)據(jù)的比特率采用6.3kb/s，每30ms傳送一次，在不考慮靜音壓縮和數(shù)據(jù)鏈路層頭部所占的帶寬的情況下，在IP網(wǎng)絡(luò)中傳送一路G.723話音所占的帶寬為()。 ? ? ? ? 16.86kbit/s 64kb/s 6.3kb/s 15.86kbit/s 知識(shí)第一次階段作業(yè) 點(diǎn): 學(xué)生答[A;] 案: 得分: [20] 試題分 20.0 值: 提示: 以下協(xié)議中，()協(xié)議主要用來在IP網(wǎng)絡(luò)中傳送電話網(wǎng)的信令。 ? ? ? ? TCP RTP SCTP RTCP 知識(shí)第一次階段作業(yè) 點(diǎn): 學(xué)生答[C;] 案: 得分: [20] 提示: 試題分 20.0 值:第三篇：北郵微波仿真實(shí)驗(yàn)1
第四篇：北郵多媒體技術(shù)與應(yīng)用期末考點(diǎn)
第五篇：北郵軟交換技術(shù)與NGN第一次作業(yè)
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