电子科大PPT1
电子科大数字电路课件2-2补码chenyu
Diminished Radix – Complement Representation
[ 基数减1补码表示法(反码)]
The Diminished Radix – Complement of an n-digit number is obtained by subtracting it from r n -1 [ n位数的反码等于从 r n – 1 中减去该数] Example : Table 2-4 ,2-5 P.36 (r-1)’s Complement = r
1、1011100010112= 5613
8=
B8B
16
2、 ( 156 )10 = ( 10011100
)2
3、将0.3910转换为二进制数,要求精度达到10%。 0.3910转换为二进制数 要求精度达到10% 转换为二进制数, 10%。
0.01102
Review of the last lesson
(若约定字长是一个字节,试求-11910的补码表示。)
• +11910=011101112,as formula(公式): • 2n-D= (2n-1-D)+1 • 28-1: 11111111 subtract(减去)+119; -0 1 1 1 0 1 1 1 • 1 0 0 01 0 0 0 • plus(加)1: + 1 • -11910: 1 0 0 0 1 0 0 12
Binary to Decimal Based on definitions:
00110110 2 = 25 + 2 4 + 2 2 + 21 = 5410
0.00110110 2 = 2 + 2 + 2 + 2 = 0.210937510
电子科大软件技术基础_文件管理
文件的属性
除文件的具体内容 外,还需关心:
▪ 文件类型 ▪ 文件长度 ▪ 文件的物理位置 ▪ 文件建立的时间 ▪ 文件的存取控制
文件的分类
按用途:系统文件、用户文件、库文件 按文件保护级别:
不保护、执行权限、只读或只写权限 按文件中的数据形式:
文本文件、图像文件、音视频文件等
按访问方式:顺序存取文件、随机存取文件 按逻辑结构:记录式文件、流式文件 按物理结构:连续式文件、链式文件、索引文件
2.6 文件管理
1 文件的基本概念 2 文件的组织结构 3 文件的目录 4 文件的共享、保护和加密 5 文件存储空间的管理 6 文件的操作
2.6.1 文件的基本概念
文件: 具有文件名的一组相关信息的集合,是 信息组织的一种通用形式。
文件名:由一串字符构成,用户利用文件名来访 问文件。
文件系统: 操作系统中管理文件的机构,提供文件存储和 访问等功能。
空闲文件目录:
建立一个空闲文件目录表,每个表项记录一个空闲文件的起 始块号和大小。
2.6.6 文件的操作
打开open:
为文件读写所进行的准备。给出文件路径,获得文件句柄,或文 件描述符。将该文件的目录项读入到内存中。
关闭close:
释放文件描述符,把该文件在内存缓冲区的内容更新到外存上。
复制文件句柄dup:
多级目录组织
2.6.4 文件的共享和保护
一、文件的共享
▪ 共享:一个文件可以让多个用户共同使用。 ▪ 共享的方式:
❖指定路径方式:多个用户通过相同的路径访问同一文件; ❖符号链接方式:建立到另一个目录或文件路径的符号链文 件。例如:快捷方式、URL超级链接等。 ❖利用索引结点
指定路径例:
第1章测试计量基础(电子科大-计量误差)
第1节 测试、计量与仪器
➢ 测试(Test):加入一定激励信号后,用一定的测量仪器 测量某一参数的变化或响应。
➢ 测量(Measurement):用一定的仪器和工具测定某一参数 或指标。 以确定被测对象的量值为目的的一组操作。用实验方法, 将物理量与作为单位量的量值相比较求出其比值的过程。
➢ 计量(Metrology):为实现测量单位的统一和被测量值准 确可靠的活动。计量源于测量,而又严于测量。 狭义的计量指计量单位及其基准、标准与量值的传递等; 广义的计量则包括了所有的测量。
➢ 计量基准 原始标准或最高标准,在特定领域具有当代最高计量特性的 计量标准,计量的最高依据。国际基准、国家基准。
➢ 计量标准 ✓ 用以定义、实现、保持或复现计量单位或一个或多个已知量
值的实物量具、物质、计量仪器或系统。 ✓ 计量标准应该包括计量基准——最高的计量标准。 ✓ 标准的等级划分:零级最高 ➢ 工作用计量器具
法或手段传递下去。
计量基准
➢发展 ✓古典阶段:简陋、主观因素明显
如:计时 ✓经典阶段:1875年“米制公约”开始。宏观器具。
根据自然界所存在的一些相对稳定的实物及现象来定义所要 求的基准,并用实物来保存。
如:地球子午线长度的四千万分之一,用铂铱合金制造的米 原器;1立方米的水在密度最大时温度下的质量,用铂铱合金 制造的千克原器。 ✓现代阶段:量子基准,利用微观世界所固有的稳定性和齐一 性而建立。
计量的法制和管理。
测试、计量与仪器
➢ 测试计量技术: ✓ 挑战物理极限,协助物理挑战极限;受各技术支援,又回馈
各支援技术 ✓ 跨技术谱域最宽,也最易被忽视的技术 ✓ 纯粹以应用为导向,可以学习其知识而无法学习其智慧的技
术,需要对物理现象通盘了解的理工科人才 ✓ 自己会“管”自己的技术,制造业之母,“以其微而知其著” ✓ 计量是灵魂 ➢ 仪器:
电子科大随机过程与排队论01
随机事件体F由Ω的全体子集(共26 =64个)构成; k F上的概率定义为P(A)= ,k为随机事件A包含 6 的样本点数;
(Ω,F,P)为概率空间。
2013-9-13
计算机科学与工程学院
顾小丰
20-12
古典概率空间
1) 样本空间由有限个样本点组成, Ω={ω1,ω2,…, ωn}; 2) 每个基本事件Ai={ωi},i=1,2,…,n出现的可能性 相等。
B发生的条件概率定义为:
P( AB) P(B | A) P( A)
给定概率空间(Ω,F,P),AF,且P(A)>0,对 任 意 BF 有 P(B|A) 对 应 , 则 条 件 概 率 P(B|A) 是 (Ω,F)上的概率,记P(B|A)=PA ,则(Ω,F,PA)也是 一个概率空间,称为条件概率空间。
设(Ω,F)是可测空间,如果定义随机事件体F上的实 值集函数P(A),AF满足: 1) 0≤P(A)≤1,AF; (非负性) 2) P(Ω)=1; (规范性) 3) AiF(i=1,2,…,),AiAj=Φ(i≠j),则等式
P( A i ) P( A i )成立 。
i 1 i 1
下一讲内容预告
随机变量及其分布程
• 随机变量、分布函数 • 离散型随机变量及其分布律 • 连续型随机变量及其概率密度
常见的随机变量及其分布
n维随机变量 随机变量函数的分布
2013-9-13 计算机科学与工程学院 顾小丰 20-22
2013-9-13 计算机科学与工程学院 顾小丰 20-8
二、样本空间、随机事件体
随机试验E的每一个最简单的试验结果,称 为样本点,记为。全体样本点构成的集合,称 为样本空间,记为Ω。 样本空间Ω的子集组成的集类F,如果满足: 1. ΩF; 2. 若AF,则 A F; 3. 若AiF(i=1,2,…,),则 A i F ;
科大讯飞+人工智能PPT学习课件
PART TWO
发展历程
8
主营业务
9
出现“同声传译即将消亡” 、“机器翻译技术将完全替代同传”等观点 实际上,现阶段人工智能技术发展不需要“被神化”,距离 “信、达、雅”还 存在很大的差距。是希望通过语音转写和翻译技术帮助同传提高工作效率、减
少失误,形成人机耦合的同传新模式。
主营业务
10
支持远场识别、全双工、多轮交互等特性的AIUI是智能车载、智能家居、 智能机器人领域的关键核心技术。
主营业务
11
实现了中英文作文自动评测,由讯飞牵头的类人答题机器人项目正在努力 让机器人在未来三到五年内考上一本。
3 人工智能 0
PART THREE
人工智能
13
• 人工智能的三次浪潮和两次寒冬:
1956年 解决一些 难的问题
1985年 左右
新的算法 的提出
2009年 至今
深度学习 的提出及 AlphaGo
1980年 计算力和 数据的限
制
90年代 日本第五 代计算机 的失败
人工智能
14
科大讯飞:
从“能听会说”到“能理解会思考”
——以语音和语言为入口的认知革命
核心:如何落地?
15
核心:如何落地
16
教育:从“说”开始 互动式教育,“说”“教”结合, 一问一答学知识 伙伴式教育,“说”着帮孩子养成 好习惯 独有儿童识别引擎,会与小朋友 “说”孩子的话题
人工智能
18
4 发展前景 0
PART FOUR
发展前景
20
发展前景
21
总体来看,未来十年将会是人工智能发展的关 键阶段,在这一行业中,中国现在兼具核心技术 能力和产业基础条件:在国家层面,2014年科技 部“863计划”启动《基于大数据的类人智能关 键技术与系统》项目;在企业层面,以科大讯飞 为代表的中国自主创新企业已经找到人工智能发 展的必由之路——从语音和语音为入口介入认知 智能。因此未来中国在人工智能行业和人工智能 产业上必将大有可为。
电子科大数字电路完整4-1定理 chenyuppt课件
例: 写出下面函数的对偶函数 F1 = A + B · (C + D)
F2 = ( A’·(B+C’) + (C+D)’ )’
精选PPT课件
16
对偶定理 (Duality Theorems)
证明公式:A+BC = (A+B)(A+C)
A(B+C) AB+AC
精选PPT课件
17
Duality and Complement (对偶和反演) (P194.P195)
finite induction (P190)
❖ X + X + X + … + X = X + (X + X + …+ X) (i + 1 X’s on either side) = X + (X) (if T12 is true for n = i) = X (according to T3)
❖ Commutativity (交换律)
(T6)X + Y = Y + X
(T6’) X · Y= Y ·X
❖ Associativity (结合律)
(T7) X·(Y·Z) = (X·Y)·Z (T7’) X+(Y+Z) = (X+Y)+Z
❖ Distributivity (分配律)
(T8) X·(Y+Z) = X·Y+X·Z (T8’) X+Y·Z = (X+Y)·(X+Z)
❖ common factor(允许提取公因子)
AB+AC = A(B+C)
❖ no division(没有定义除法) if AB=BC A=C ?? 错! A=1, B=0, C=0 AB=BC=0, AC
电子科大 固体与半导体物理课件 刘爽版 第4章
EF
EC ED K T N ( B )n ( D ) 2 2 2N C
波矢 K
x [000]
2 L [111]
Ge: 导带极小值在<111>布区边界, 极值附近等能面为沿<111>方向 旋转的8个旋转椭球面。
x [000]
波矢 K
[111]
价带
E
价带顶位于 K 0,有三个带。 两个最高的在 K 0 处简并, 重空穴带(曲率小)、 轻带空穴(曲率大)。 另一带由自旋-轨道耦合分裂出
pA N A f A E NA EF EA 1 1 exp( ) 2 K BT
ND E EF 1 1 exp( D ) 2 K BT
电离施主浓度 nD
nD N D nD N D [1 f D E ]
ND E ED 1 2exp( F ) K BT
2 K 2 E ( K ) Ec 0 * 2mn
K E ( K ) Ev 0 2m* p
2
2
O
Eg K
EV
二、K空间等能面
等能面: K空间能量相同的点构成的曲面
2 2 Ky Kx K z2 1 * * * 2mn E ( K ) Ec (0) 2mn E ( K ) Ec (0) 2mn E ( K ) Ec (0) 2 2 2
m m m m
x
y
z
n
2 2 2 2 E ( K ) Ec 0 K K K y z * x 2mn 2 K 2 Ec 0 * 2mn
1 1 2 E 2 2 mz K z K 0
电子科大 数值分析课件第一章 引论
2 1 . 4142136
0 . 166666666
1 3!
0 . 16666667
例:近似计算 解: 将
1
1 0
1
e
0
x
2
dx (= 0.747…)
e
x
2
作Taylor展开后再积分
dx (1 x 1 3
2
e
0
x
2
x
4
1
x
6
1 7
x
8
... ) dx 1 4! 1 9 ...
教学要求
了解数值分析研究的主要内容; 掌握数值分析的基本概念和基本原理,进一 步提高抽象思维和逻辑推理的能力; 掌握数值计算的各种方法(或算法)的基本 思想,进一步提高数值计算能力 ; 能够与实际问题相结合,利用所学算法解决 一些实际的数学模型问题 ; 能够利用数学软件编程实现所学算法(可用 MATLAB,MATHEMATICA等)。
如: x*=15±2, y*=1000±5,
x=15, y=1000,
ε (x) =2; ε (y)=5
因此考虑精度时除看误差大小外,还应考虑精确值本 身的大小,故引入相对误差概念。
定义1.2 设x*为某一数据的准确值,x为x*的一个近似 值,称
er ( x ) e( x) x
xx x
高等代数的若干概念和结论: 多项式; 行列式; 初等矩阵; 特殊三角阵。
1.2 数值计算的误差与有效数字
1.2.1 误差来源与分类:
按来源分,分为固有误差和计算误差。
电子科技大学ppt
PART 03
研究过程
研究过程
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键
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06 请输入标题
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01
Part 01
02
Part 02Βιβλιοθήκη 03Part 03
04
Part 04
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04 请输入标题
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05 相 关 建 议
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06 论 文 总 结
Summary Of Papers
我已经疲惫不堪,但我的心一点都不累作文!我的心好似被老师对我的关心及照顾融化了。是她让 我明白了什么叫坚持!点点滴滴话师恩!点点滴滴话师恩,还记得,那段被恩情和;甜蜜;缠绕的岁月。 再度翻阅记忆的故事,那是一个乌云密布的上午。阵阵头疼向我袭来;;我被难题逮住了。我步履蹒跚 的来到办公室,您正在紧张地埋头批作业。我正犹豫要不要推门进去而打扰您,您发现了并让我进 来,还随手塞给我一块糖,说:;吃吧,吃完就会做题了!;我只是腼腆地笑着,没有接。然后您便开 始一手拿着笔,一手拿着题,还不时地与我进行眼神沟通的给我讲题。这道题的任何细节您都不放 过,仍是那般细细地、不紧不慢地、平和地微笑着耐心给我讲。您冲我莞尔一笑
PIC第一章PPT1
电子工程与信息科学系事业不可浮,文章不可虚。
诚信不可抛,歪风不可仿。
骄傲不可有,自信不可无。
强者不可惧,弱者不可怠。
朋友不可假,人民不可欺。
钱财不可贪,廉洁不可没。
雄志不可变,原则不可丢。
初始化准备好否?读状态交换数据完否?N N YY微机外设1外设2外设30外设m传送完超时N N 置超时标志Y 结束置正常标志为实现“教适学”,对本课程有任何要求,请“实时提出”,共同努力圆满完成本课程“教与学”的任务!微机是20世纪70年代崛起的一项新技术,它的诞生不亚于蒸气机诞生所产生的第一次工业技术革命。
今天,“计算机”加“信息”已成为一个国家现代化的标志。
国外专家分析认为“中国缺乏的就是能确保打赢现代化战争的尖端智能电子装备”。
微机原理”和“单片机应用技术”是多学科技术结晶的体现。
学习微机原理和单片机应用技术,可为今后掌握各种微处理器的体系结构与系统的组成原理、编程方法和智能系统的集成奠定一个基础,也是今后从事自主创新的基础研究和应用技术研究的基础。
汇编语言程序可实现高级语言程序不能完成的任务,可直接控制计算机底层硬件,机器代码最短,执行速度最快、所需存储容量最小。
它对深入理解计算机体系结构和操作系统的工作原理具有较大的帮助。
1。
随着新技术的采用,导致CPU的功能越来越强大、内部结构和电路越来越复杂,因此面对这“黑匣子”必须对CPU外部引脚的物理功能和电参数要完全理解;同样对CPU外围电路相关的IC外部引脚的物理功能和电参数也必须完全理解。
根据对系统中各“黑匣子”外部引脚所实现的物理功能和对电参数的完全理解,再根据已知系统主时钟的工作频率和所实现任务的要求,采用合理的集成技术。
从编程角度掌握微机系统的硬件资源,因此对CPU需了解内部各寄存器,特别是可编程寄存器的功能和外部引脚的物理功能及各信号间的时序关系(时序关系和系统集成结构、程序编程有关)。
3。
为实现正确编程必须对系统存储器的地址空间进行合理分配,采用正确的寻址方式访问存储器或I/O接口。
(完整版)电子科大薄膜物理(赵晓辉)第一章真空介绍
2. 气体分子的速度分布 • 麦克斯韦速度分布函数
表示分布在速度 附近单位速度间隔内 的分子数占总分子数的比率。
气体分子速度分布
3. 三个重要速度表示
• 最可几速度 : • 平均速度 • 均方根速度
4. 压力单位
Pressure unit
Pa
Pa
1
Bar
Atm
0.00001 9.869×10-6
Bar
100000 1
9.869×10-1
Atm
101325 1.01325 1
Torr
133.32 0.001333 1.316×10-3
Torr 7.501×10-3 7.501×102 760 1
vacuum-bottle, 真空瓶,真空干燥器,真空注入,溅射,LPCVD
高真空 10-1-10-6Pa :蒸发,离子源 超高真空 <10-6Pa :表面分析,粒子物理
§1-2 稀薄气体的基本性质
1. 理想气体状态方程
低压状态下,可用理想气体的状态方程 (波义尔定律、盖·吕萨克定律、查理定律) 来描述,遵守麦克斯韦——玻尔兹曼分布。
SYMBOL
N2 O2 Ar CO2 Ne He Kr H2 Xe H2O
PERCENT BY VOLUME
78 21 0.93 0.03 0.0018 0.0005 0.0001 0.00005 0.0000087 Variable
PARTIAL PRESSURE
TORR
PASCAL
593 158 7.1 0.25 1.4 x 10-2 4.0 x 10-3 8.7 x 10-4 4.0 x 10-4 6.6 x 10-5 5 to 50
电子科大ppt课件
MOS晶体管模型 组合逻辑基本结构
逻辑单元的优化设计 组合单元的规模约束问题 时序逻辑的时间关系问题
1
MOS晶体管模型
典型尺度参数为: 沟道宽度W、沟道长度L,逻辑面积A;
2
MOS晶体管电学模型
典型参数为:
导通电阻、栅极电容、漏极电容和源极电容 3
电学参数与尺度参数的关系
在电路单元设计时,为了提高集成度,通常沟 道长度总是希望保持最小值,而沟道宽度却可
以进行加长;
4
CMOS基本电路结构
通常采用N网络与P网络互补连接构成:
N网络实现逻辑,并联为“与”,串联为“或” 5
典型CMOS基本电路
CMOS反相器
6
典型CMOS基本电路
与非门和或非门
7
典型CMOS基本电路
与或非结构(AOI)
18
面积优化的特点
逻辑单元的输出电阻取决于导通支路上串联晶 体管的数量。 对于N管,导通电阻为1; 对于P管,导通电阻为2。 根据逻辑的不同以及输出电平的不同,输出电 阻会有较大差异。
19
面积优化的特点
INV:
逻辑面积 2
NAND(n):
2n
NOR(n):
2n
AOI(2,2): 8
AOI(3,3): 12
性能优化的要点是保持所有逻辑单元的输出 电阻为最小(都等于1),上升时间和下降时 间能够保持一致,在此情况下,延迟时间单纯 取决于逻辑单元的电容。
这一方案可以简化电路性能的设计,同时提 高电路的速度。
22
性能优化的规则
沟道长度设置为最小尺度,通过调整沟道宽 度使电阻一致。
P管的宽度大于N管(=2); 当n个晶体管串联时,宽度应该增加为n倍; 沟道宽度增加时,相关电容和逻辑面积成比
ppt文字资料
地铁站驷马桥:地理位置:驷马桥站为成都地铁3号线的一座车站,位于高车东路与驷马桥路交汇处。
驷马桥站主题设计来源:驷马桥因司马相如而闻名天下。
古书《华阳国志•蜀志》中记载:“城北十里有升仙桥,有送客观。
司马相如初入长安,题(其)门曰:“不乘赤车驷马,不过汝下也”。
后司马相如因《子虚赋》受汉武帝倚重,威风凛凛地重返成都路过此桥。
因此,北宋时成都知府京镗重修此桥时更名为“驷马桥”以纪念司马相如的一代风流。
设计:驷马桥站为3、7号线换乘站,其建筑空间呈“T”字形,较大的站厅空间以及柱跨,为装修效果的塑造提供了优越的条件。
主要造型和色彩都采用了中国古典的特色,图案及装饰都无不表明这此处遗址原有的辉煌和故事。
车站设施:安全设施:安全设施:车站紧急停车按钮在每侧站台两端的墙上各装有1个,当危及列车安全或列车危及人员安全时,击碎玻璃,然后按压按钮3到4秒。
当列车接收到这个紧急信号后就会立即停下来。
该设施,平时严禁自行或轻易使用,若无故随意使用,将会被处罚,由此造成的次生安全事故还将追究法律责任。
电梯紧急按钮当发生电梯故障或者人员跌倒等情况,应及时按压自动扶梯上下端及中部的紧急停止按钮。
在按压紧急停止按钮之前应先大声警示提醒:紧急停止抓紧扶手。
紧急停止按钮只得在紧急情况下使用,切勿乱按。
地铁里的楼梯有长有短,年轻如我爬一趟长楼梯下来都气喘吁吁,况乎上点年纪的人们。
于是,轻轨部门就很人性化地在这些地方同步设置了电动扶梯。
辅助系统:休息设施出入公共场所的人,难免有年老体弱、孕妇、带小孩的、残疾的,从社会文明发展和文明城市建设角度说,公共场所的人性化设置是必需的。
信息设施贩卖设施无障碍设施照明设施美化系统:装饰设施借鉴“汉阙”的建筑形式,柱头装饰将汉代建筑中的“斗拱”简化,支撑起整个空间的构造关系,整体空间恢弘大气;天花、柱面附着的“回形纹样”、“涅槃纹案”、“驷马高车图”以及专题艺术品对“驷马高车”的演绎,无不增强了情景带入感,让乘客充分感受到这一历史遗址曾经的辉煌与荣耀,同样也喻示着这一区域在“北改”这一大形式下的“涅槃重生”。
分布式系统电子科大ppt课件
Distributed systems principles and paradigms
分布式系统:原理和范例
中文版,原书第2版 清华大学出版社 辛春生 陈宗斌 等译
6
2018/10/29
成绩构成
10% 平时成绩 20% 大作业 70% 期末测试
先行课:
计算机网络 操作系统 面向对象编程
21
移动计算和普适计算的区别
2018/10/29
分布式系统举例-P2P计算
P2P计算 P2P最根本的思想,同 时也是它与C/S最显著 的区别在于网络中的 节点(peer)既可以 获取其它节点的资源 或服务同时又是资源 或服务的提供者,即 兼具Client和Server的 双重身份。
22
2018/10/29
2018310现或曾担任计算机应用研究计算机科学技术学报jcstacmgisieeeicde等学术期刊和会议的审稿9thinternationalconferencewebbasedlearningicwl2010的programchairsecondinternationalworkshopinformationmanagementmobileapplicationsinconjunctionvldb2012的technicalprogramcommitteeacm会员中国计算机学会会员科大树蛙工作室指导老师2008级软件3班2012级计算机10班党员教师指导学生获得2012年银杏黄创新创业基金创新创业训练计划长虹杯软件创意大赛省科技创新苗子工程等多项
2018/10/29
26
分布式系统举例-物联网
物联网 物联网就是把传感器装 备到电网、铁路、桥梁、 隧道、公路、建筑、供 水系统、大坝、油气管 道以及家用电器等各种 真实物体上,通过互联 网联接起来,进而运行 特定的程序,达到远程 控制或者实现物与物的 直接通信。
电子科大MATLAB第14节 高斯型积分[优质PPT]
b 1dx
a
c0
c1+L
+cn
b a
xdx
c0 x0
c1x1+L
+cn xn
M
b x2n1dx
a
c0
x2n1 0
c1x12n1+L
+cn
x2n1 n
不是线性方程组, 不易求解。
得到的公式具有2n+1 次代数精度。这样的节点称为Gauss 点,公式称为Gauss 型求积公式。
注意: 高斯积分是不等距划分插值型求积公式
1
4 -1
2、 带 入 二 点 高 斯 积 分 公 式 :
1
1 e (t5)/4dt
1(
(- 3 5)/4
e3
(
e
3 3
5
)
/
4 )
1
.7
6
3
3
8
1
9
3
0
7
6
3
6
7
8
4 -1
4
n点高斯积分
若构造的n+1个节点的插值求积公式,则可将 f (x) = 1, x, x2, …, x2n+1 代入求积公式可求解,
f(x)的积分可表示为:
b
i)R[f]
i1
高斯积分寻找节点 {x1,x2,...xn}[a,b]和一组对应系数{ c1,c2,...,cn} ,
使得该积分在某种准则下最优。
准则:使得积分的代数精度最高。
二点高斯积分
考
虑
二
点
情
况
,
即
:
1 -1
f
(x)dx
c1
f
( x1)
例:确定下列数值积分公式中的参数,使代数精度尽可能高。
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《虚拟仪器技术》
(2)虚拟仪器是技术发展的结果
计算机技术、软件技术、总线技术、网络技术、微电子 技术的发展,及其在电子测量技术与仪器领域中的应用, 使新测试理论、测试方法、测试技术不断出现,仪器与 系统的结构不断推陈出新,电子测量仪器及自动测试系 统的结构也发生了质的变化,功能与性能得到不断提高。 计算机(PC机)处于核心地位,计算机软件技术和仪器 与测试系统更紧密结合成了一个有机整体。 在上述的背景下,提出了全新概念的仪器——虚拟仪器。 1986年,美国国家仪器公司(NI, National Instrument) 提出了虚拟仪器(Virtual Instrumentation)的概念。
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(1)基于PC总线的虚拟仪器 内置PC总线(如ISA、PCI、PC/104)的通用数据采 集卡 (DAQ,Data AcQuisition)。 (2)基于GPIB通用接口总线的虚拟仪器 国际标准(IEEE488.1和IEEE488.2),技术成熟; 但其数据传输速度一般低于500Kb/s,对测试速度要求 很高的场合不太适用。 (3)基于VXl总线的虚拟仪器 具有模块化、系列化、通用化、“即插即用”及VXI 仪器的互换性和互操作性。 但价格相对较高,适合于高端的测试领域。 (4)基于PXI总线的虚拟仪器 兼容PCI总线产品。 集CompactPCI的高性能和VXI可靠性,性价的面板(或称软面板)是 虚拟的(通过“控件”虚拟出面板); (3)功能强。虚拟仪器的功能是由用户软件定义的。
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(4)虚拟仪器之“虚拟”含义: 虚拟仪器面板; 软件实现仪器功能。如:基于高速数据采集硬件, 通过计算机软件编程可实现“虚拟示波器”、“虚 拟频谱仪”、“虚拟交流数字电压表”、“虚拟频 率计”、“虚拟相位计”等不同仪器。 (5)因此,软件是虚拟仪器的核心,NI 提出“软件 即仪器”(The software is the instrument)。
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1.2 虚拟仪器的形成和发展
1. 虚拟仪器形成的背景 (1)电子测量仪器(Electronic Instruments)及自动测 试系统(Automatic Test System, ATS)的发展
第一代电子仪器 第二代电子仪器 第三代电子仪器 模块化 智能仪器 计算机嵌入到 仪器中 模拟式自动测试系统 第一代测试系统 第二代测试系统 模块化 GPIB 仪器系统 台式仪器积木型 模块化 仪器系统 模块仪器集成型 软件仪器自定义 型 个人仪器 第四代仪器系统 仪器模块嵌入 计算机中 第三代测试系统 虚拟仪器 及系统 第四代电子仪器 数字化 模拟仪器 数字仪器 计算机化
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2. 虚拟仪器的通用硬件平台
(1)通用硬件平台的基本功能 信号采集(模拟、数字输入); 信号产生(模拟、数字输出); 信号调理(信号幅度、频率、驱动、隔离等); 定时与计数;
大容量数据存储。
实时信号处理。 总线与通信。
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(1)虚拟仪器的系统构成 硬件和软件两大部分构成。 硬件是基础,软件是核心。
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(2)各部分基本功能 虚拟仪器的内部功能,可划分为信号采集与控制、 数据分析与处理、结果表示与输出三大功能模块。 信号采集与控制主要由虚拟仪器的通用硬件平台, 并配合仪器驱动程序共同完成,而数据分析与处理、 结果表达与输出则主要由用户应用软件完成。
(2)操作方便; 通过图形用户界面(GUI)操作虚拟仪器面板。
(3)硬件模块化、系列化;
基于仪器总线技术,设计出模块化、系列化硬件。
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虚拟仪器与传统仪器的比较:
比较内容 系统构成 开发周期 虚拟仪器 软件和通用硬件。软件是关键 开发时间短、技术要求低、系统通用 性强 传统仪器 专用硬件系统 开发时间长、技术要求 高、系统功能较专 一
(2)速度不断提高。
(3)智能化、模块化、集成化是硬件发展的主流。 (4)软件技术。第一是软件标准化问题;第二是如何 利用各种软件开发环境及工具,编制出符合标准的应 用软件。 (5)网络化仪器系统。 (6)应用范围更加广泛。
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1.3 虚拟仪器的系统结构
1. 虚拟仪器系统组成及各部分基本功能
开发费用
技术更新周期 价格
软件使得开发和维护费用降至最低
短(1~2年) 价格低、可复用与可重配置性强
开发与维修开销高
长(5~10年) 价格昂贵 厂商定义仪器功能,刚 性 封闭、固定 功能单一的独立设备 有限的显示选项
功能可塑性
系统开放性
用户定义仪器功能,柔性
开放、灵活,与计算机技术同步发展
构成复杂系统能 易与网络及其他周边设备互连 力 人机交互 无限的显示选项、界面友好 第8页
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通过总线技术,可实现: 模块化硬件设计; 标准化; 便于生产、维护(维修)、升级; 较好的经济性。
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仪器与自动测试系统几种常用总线的比较
摘自:Evaluating PXI and VXI Platforms for your Measurement and Automation Needs,NI
虚拟数字电压表
基于虚拟仪器的 温度检测与控制
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2. 虚拟仪器的特点
从虚拟仪器的组成结构上来看: (1)虚拟仪器的硬件是通用的(包括通用计算机硬件平台和通用 的测量功能硬件);
软 件 采集 被测 对象 信号 调理、采集 硬件 激励信号 采集和产生 控制参数 控制和处理 测量 数据 计算机 输出 数据 仪器面板、 鼠标、键盘 数据命令 显示和输出 键入命令 用户
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1990年代,虚拟仪器得到业界广泛认可和应用,相继 推出了基于GPIB总线(General Purpose Interface Bus)、PC-DAQ(Data Acquisition)和VXI总线 (VMEbus eXtension for Instrumentation,1987年)、 PXI总线(PCI eXtension for Instrumentation,1997年) 等多种虚拟仪器系统。 虚拟仪器软件采用面向对象和可视化编程技术。 底层驱动和上层应用软件融为一体。 虚拟仪器软件的标准化: VPP(VXI即插即用, VXIplug&play,1993年) 和VISA(Virtual Instrument Software Architecture, 虚拟仪器软件体系 结构)。 IVI(Interchangeable Virtual Instruments, 可互换式虚拟仪器,1997年)。
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(3)虚拟仪器技术的发展与展望
虚拟仪器技术是计算机技术与测试技术相结合的产物。多 门学科多种技术的融合,如测试技术、计算机技术、 软件技术、数字信号处理、总线与接口、网络与通信、 传感技术、光电技术、微机械技术等。 (1)新的总线技术的应用(如HS488,1394b等)。
数字化 扫描 测试系统 专用 测试系统
标准化
特定设计专用型
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(2)仪器与自动测试系统总线技术
总线(bus):信号或信息传输的公共路径。 片内总线:微处理器芯片内连接内部各逻辑单元; 片间总线:元件级总线(如典型的微机“三总线结 构”)。还有串行总线,如:Motorola的SPI(Serial Peripheral Interface,串行外围接口)、Philips的I2C (Inter IC bus,片间总线)、NS的MicroWire(串行 同步双工通信接口)等。 内总线:板级总线。如个人计算机的PC/XT、PC/AT、 ISA、EISA、MCA、PCI,及工业控制的STD、VME、 CompatPCI,仪器与测量系统的CAMAC、VXI、 PXI等。 外总线:外部通信总线。如RS-232/485、USB、 IEEE1394、EPP、SCSI;现场总线CAN、LONworks、 FF;仪器与测量系统的GPIB、CAMAC、HP-IL、 MXI等。
(2)通用硬件平台的组成
计算机 显示器 信号分 采集多路器 信号调理 A/D 变换器 数据 存储器 析处理 及控制 单片机 信号调理 D/ A 变换器 数据 存储器 波形数 据发生 DSP、 FPGA) 键盘 人 机 接 口
信号 输入
信号 输出
标准接口
整形电路
定时计数器
数字I/O
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(4)应用软件
建立在仪器驱动程序之上,直接面对用户操作。 提供直观、友好的操作界面、丰富的数据分析与处 理(时域、频域、数字滤波等)功能,完成自动测 试任务。 通常,包括测试管理软件和测试功能软件两部分。
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1.4 虚拟仪器的软件系统
1. 虚拟仪器的软件结构
虚拟仪器系统的软件结构包括I/O接口软件、仪器驱 动程序和应用软件三部分。
应 用 软 件 仪器驱动程序 I/O 接口软件(VISA 库)
Serial
VXI
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GPIB 等
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(1)I/O接口软件(VISA库) I/O接口软件存在于仪器设备(即I/O接口设备)与 仪器驱动程序之间,是一个完成对仪器寄存器进行 直接存取数据操作,并为仪器设备与仪器驱动程序 提供信息传递的底层软件。 VPP规范了虚拟仪器的I/O接口软件的特点、组成、 内部结构与实现规范,并将符合VPP规范的虚拟仪 器I/O接口软件定义为VISA(虚拟仪器软件结构) 软件。 VISA库,实质就是标准的I/O函数库及其相关规范 的总称。 VISA函数库驻留于计算机系统中,是计算机与仪 器之间的标准软件通信接口,用以实现对仪器的控 制。