计算机系统基础实验报告册.docx
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计算机系统基础实验报告册
学生实验报告
（理工类）
课程名称：
计算机系统基础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
2015——2016学年第二学期
金陵科技学院教务处制
实验报告书写要求
实验报告原则上要求学生手写，要求书写工整。
若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项目。
填写注意事项
（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项目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。
实验项目名称：
计算机系统基础知识实验学时：
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：
实验一计算机系统基础知识
一、实验目的及要求
1．了解计算机的发展历史及应用；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发展历史及应用，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。
打开一个网页，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windows2003server/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。
三、
实验准备
“信息与编码.exe”文件，运行后界面如图1-1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．计算机发展及系统组成
通过学习课本及网络资源内容，回答以下问题的答案。
（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”的基本思想是什么？
图灵的基本思想是用机器来模拟人们用纸笔进行数学运算的过程。
（4）“图灵机”由哪几部分组成？
1.一条无限长的纸带TAPE2.一个读写头HEAD3.一套控制规则TABLE4.一个状态寄存器。
（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:
运算方法的基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、安全、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，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。
（16）CAD/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）计算机系统由哪两部分组成？
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）计算机硬件各部分的功能是什么？
1.运算器运算器又称算术逻辑单元（ArithmeticLogicUnit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、乘、除等）和逻辑运算（与、或、非、异或、比较等）。
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。
控制器主要由指令寄存器、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（CentralProcessingUnit，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。
计算机的基本原理是存贮程序和程序控制。
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）计算机编程语言的发展经过了哪些过程？
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、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（CPUClockSpeed）。
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-BusSpeed）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-BusSpeed）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（SupplyVoltage）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4096MB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AUTOCAD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（WriteBack）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;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、存储内容断电后不丢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。
接口是一套规范，满足这个规范的设备，我们就可以把他们组装到一起，从而实现该设备的功能。
（30）微型计算机常见的基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、亮度和对比度、亮度和对比度。
（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，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则；英文和汉字字符在计算机中的表示规则。
表2-1信息与编码
项目
编码
（1）姓名
（2）汉语拼音
（3）汉语拼音字母的ASCII码（二进制）
01001101011001010110111001100111（）
0101100001101001011000010110111001100111（）
011010000111010101101001（
（4）ASCII码（十六进制）
4D656E675869616E67687569
（5）ASCII码（十进制）
771011101038810597110103104117105
（6）汉字的内码（二进制）
1100001111001111110011*********11011101111010100
（7）汉字内码（十六进制）
C3CFCFE9BBD4
（8）汉字国标码
C3CFCFE9BBD4
（9）区位码
354747732752
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。
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，表中两个部分略有分隔）
（8）将第8项得到的每个部分减去32，得到的就是区位码——第9项。
表中前32个字符（表格左边第二、三列从NUL～US）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）：
（1）NUL（0）：
空
（2）BS（8）：
退格
（3）HT（9）：
横向列表
（4）LF（10）：
换行
（5）CR（13）：
回车
（6）DEL（128）：
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
0
0000
0
0
8
1000
10
8
1
0001
1
1
9
1001
11
9
2
0010
2
2
10
1010
12
A
3
0011
3
3
11
1011
13
B
4
0100
4
4
12
1100
14
C
5
0101
5
5
13
1101
15
D
6
0110
6
6
14
1110
16
E
7
0111
7
7
15
1111
17
F
个人信息与编码（参照上述表2-1）
项目
编码
（1）姓名
孟祥辉
（2）汉语拼音
MengXianghui
（3）汉语拼音字母的ASCII码（二进制）
01001101011001010110111001100111（Meng）
0101100001101001011000010110111001100111（Xiang）
011010000111010101101001（hui）
（4）ASCII码（十六进制）
4D656E675869616E67687569
（5）ASCII码（十进制）
771011101038810597110103104117105
（6）汉字的内码（二进制）
1100001111001111110011*********11011101111010100
（7）汉字内码（十六进制）
C3CFCFE9BBD4
（8）汉字国标码
C3CFCFE9BBD4
（9）区位码
354747732752
3．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浏览器任意打开一个中文网页（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）。
五、
实验心得
通过本次实验我了解了计算机的发展历史及应用；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。
实验项目名称：
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函数创建子进程，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的基本命令；
2.会使用Vi编辑器；打开：
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，：
wq
3.掌握GCC编译器的基本用法；gcc源程序–o可执行文件
4.复习进程的基本概念；
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_tfork（void）
函数返回值
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：
内存不足
ENOMEM：
内存不足，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_tgetpid（void）
进程ID
pid_tgetppid（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
intpipe（intfiledes[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。
EFAULT参数filedes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
intexecv（constchar*path,char*constargv[]）
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
int dup2（ int oldfd, int targetfd ）
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.创建一个新进程。
1）在Vi编辑器中，编辑如下代码，其主要功能是使用fork（）创建一个新进程：
#include
#include
#include
intmain（）
{
pid_tpid;
intx=1;
pid=fork（）;
if（pid==0）{/*Child*/
printf（"hello,child:
x=%d\n",++x）;
return0;
}
/*Parent*/
if（pid>0）
printf（"hello,parent:
x=%d\n",--x）;
return0;
}
在Linux上编译并运行这个程序，观察得到的结果。
多次运行，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：
#include
#include
#include
intmain（）
{
fork（）;
fork（）;
printf（“hello,world\n”）;
return0;
}
在Linux上编译运行这个程序，观察得到的结果会输出几次helloworld，并解释为什么。
3）编制一段程序，使用系统调用fork（）创建三个子进程，在各个子进程中再使用系统调用fork（）进一步创建子进程，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（
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