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第1章 信号与系统的基本概念

1.1 引言

系统是一个广泛使用的概念,指由多个元件组成的相互作用、相互依存的整体。我们学习过“电路分析原理”的课程,电路是典型的系统,由电阻、电容、电感和电源等元件组成。我们还熟悉汽车在路面运动的过程,汽车、路面、空气组成一个力学系统。更为复杂一些的系统如电力系统,它包括若干发电厂、变电站、输电网和电力用户等,大的电网可以跨越数千公里。

我们在观察、分析和描述一个系统时,总要借助于对系统中一些元件状态的观测和分析。例如,在分析一个电路时,会计算或测量电路中一些位置的电压和电流随时间的变化;在分析一个汽车的运动时,会计算或观测驱动力、阻力、位置、速度和加速度等状态变量随时间的变化。系统状态变量随时间变化的关系称为信号,包含了系统变化的信息。

很多实际系统的状态变量是非电的,我们经常使用各种各样的传感器,把非电的状态变量转换为电的变量,得到便于测量的电信号。

隐去不同信号所代表的具体物理意义,信号就可以抽象为函数,即变量随时间变化的关系。信号用函数表示,可以是数学表达式,或是波形,或是数据列表。在本课程中,信号和函数的表述经常不加区分。

信号和系统分析的最基本的任务是获得信号的特点和系统的特性。系统的分析和描述借助于建立系统输入信号和输出信号之间关系,因此信号分析和系统分析是密切相关的。

系统的特性千变万化,其中最重要的区别是线性和非线性、时不变和时变。这些区别导致分析方法的重要差别。本课程的内容限于线性时不变系统。

我们最熟悉的信号和系统分析方法是时域分析,即分析信号随时间变化的波形。例如,对于一个电压测量系统,要判断测量的准确度,可以直接分析比较被测的电压波形)(in t v (测量系统输入信号)和测量得到的波形)(out t v (测量系统输出信号),观察它们之间的相似程度。为了充分地和规范地描述测量系统的特性,经常给系统输入一个阶跃电压信号,得到系统的阶跃响应,图1-1是典型的波形,通过阶跃响应的电压上升时间(电压从10%上升至90%的时间)和过冲(百分比)等特征量,表述测量系统的特性,上升时间和过冲越小,系统特性越好。其中电压上升时间反映了系统的响应速度,小的上升时间对应快的响应速度。如果被测电压快速变化,而测量系统的响应特性相对较慢,则必然产生较大的测量误差。

信号与系统分析的另一种方法是频域分析。信号频域分析的基本原理是把信号分解为不同频率三角信号的叠加,观察信号所包含的各频率分量的幅值和相位,得到信号的频谱特性。图1-2是从时域和频域观察一个周期矩形波信号的示意图,由此可以看到信号频域和时域的关系。系统的频域分析是观察系统对不同频率激励信号的响应,得到系统的频率响应特性。频域分析的重要优点包括:(1)对信号变化的快慢和系统的响应速度给出定量的描述。例如,当我们要用一个示波器观察一个信号时,需要了解信号的频谱特性和示波器的模拟带宽,当示波器的模拟带宽能够覆盖被测信号的频率范围时,可以保证测量的准确。(2)

为线性系统分析提供了一种简化的方法,在时域分析中需要进行的微分或积分运算,在频域分析中简化成了代数运算。

图1-1 典型电压测量系统的输入和输出波形

图1-2 周期矩形波信号的时域和频域

信号和系统分析还有复频域分析的方法,对于连续信号和系统,基于拉普拉斯变换,称为s域分析;对于离散信号和系统,基于z变换,称为z域分析。基于复频域分析,能够得到信号和系统响应的特征参数,即频率和衰减,分析系统的频率响应特性和系统稳定性等;复频域分析也能简化系统分析,将在时域分析中需要进行的微分或积分运算简化为复频域中的代数运算。

本课程将学习信号和系统分析的基本方法和原理,包括时域分析、频域分析和复频域分析。随着计算机技术和数字信号处理技术的发展和应用,离散信号和离散系统的分析方法具有非常广泛的实际应用。本

课程在深入学习连续信号和系统的分析方法的基础上,进一步学习离散信号和系统的分析方法。信号和系统分析的重要工具是信号变换,本课程依据信号变换方法的内在联系,将依次介绍连续周期信号傅里叶级数(FS )、连续信号傅里叶变换(FT )、拉普拉斯变换、离散周期信号傅里叶级数(DFS )、离散时间傅里叶变换(DTFT )、z 变换,以及用于计算机计算的离散傅里叶变换(DFT )和快速傅里叶变换(FFT )。

1.2 信号的分类

1.2.1 连续时间信号和离散时间信号

连续时间信号简称为连续信号,在所讨论的信号时间区间内,除了若干不连续点之外,任意时间都有确定的信号取值。连续信号的符号表示为)(t f ,t 为时间,连续取值。当需要区分连续信号和离散信号时,以下标a 表示连续信号,表示为)(a t f 。图1-3是一个连续信号的示意图。

连续信号可分为非奇异信号和奇异信号。当信号和信号的各阶导数在整个时间区间都是连续时,称为非奇异信号;当信号或信号的某阶导数存在不连续点(跳变点)时,称为奇异信号。注意,如果一个信号本身是连续的,但若干次求导以后的导函数存在不连续点,则是奇异信号。一个非奇异信号和一个奇异信号相加或相乘,其结果通常仍为一个奇异信号。

离散时间信号简称为离散信号,在所讨论的信号时间区间内,信号只在一些离散时间点取值,其他时间无定义。离散信号的符号表示为)(d n f ,n 为离散点序数,取整数值。这里用下标d 表示离散信号,以区分连续信号和离散信号。图1-4是一个离散信号的示意图。注意,在离散点之间,信号无定义,不要理解为信号取零值。

离散信号通常来自于对连续信号的抽样,并且经常是等间隔抽样。相邻两个抽样点之间的时间间隔称为抽样周期或抽样间隔,用s T 表示;单位时间的抽样点数称为抽样率,用s f 表示,有s s /1T f =。信号抽样满足关系)()(s a d nT f n f =。在离散信号分析中,经常隐去时间的概念,因此也称为离散序列。

实际中还经常用到模拟信号和数字信号的概念。所谓模拟信号,信号的时间和幅值都连续取值。本课程中不区分模拟信号和连续信号。所谓数字信号,信号的时间和幅值都离散取值。实际中的信号抽样,由于模数转换器(A/D 转换器)的位数限制,抽样得到的离散点的信号幅值都是离散的,所以是数字信号。

图1-3 连续信号

图1-4 离散信号

1.2.2 周期信号和非周期信号

周期信号是以一定时间间隔周期重复的信号,无始无终。 连续周期信号满足关系

)()(a a T t f t f += (1-1)

T 称为连续周期信号的周期。

离散周期信号满足关系

)()(d d N n f n f += (1-2)

N 取正整数,称为离散周期信号的周期。

1.2.3 能量有限信号和能量无限信号

一个连续信号)(a t f 的能量定义为 ?

-=

t t f E d )(2

a a (1-3)

当)(a t f 为复信号时,)()()

(a a 2

a t f t f t f *=。信号)(a t f 的能量可理解为:假设)(a t f 是一个电压信号或电

流信号,它作用在一个1Ω电阻上时所消耗的能量为信号能量。

一个离散信号)(d n f 的能量定义为 ∑

-∞

==

n n f E 2

d d )( (1-4)

当)(d n f 为复信号时,)()()

(d d 2

d n f n f n f *=。

对于连续信号和离散信号,当信号的能量为有限值时称为能量有限信号,否则称为能量无限信号。式(1-3)和式(1-4)中取信号的绝对值,表示信号能量的定义对复信号也成立。

1.3 典型信号

1.3.1 典型连续非奇异信号

1. 三角信号

三角信号有正弦和余弦两种表示形式,为方便起见,本教材选择余弦函数的表示方式。三角信号的一般表达式为

)cos()(φω+=t M t f (1-5) 式中M 为信号幅值,ω为角频率,φ为初始相位。以后在提到三角信号的初始相位时,均指余弦表示方式

下的初始相位。三角信号的角频率ω、频率f 和周期T 满足关系:

ω

π

21==f T 。当三角信号的角频率0=ω

时为直流信号,直流信号是三角信号的一个特例。图1-5是一个三角信号的典型波形。

2. 指数信号 指数信号的表达式为

at A t f e )(= (1-6)

式中A 和a 均为实数,A 为0=t 时的信号幅值,a 为衰减系数,当0>a 时,)(t f 随时间增大而增加;当0

3. 复指数信号 复指数信号的表达式为

at A t f e )(= (1-7)

式中A 和a 既可为实数也可为复数,有以下几种情况。

(1)当A 和a 都为实数时,)(t f 就是一个指数信号。指数信号是复指数信号的一个特例。 (2)当A 为实数,a 为复数时,设

ωσj +=a (1-8)

t A t f )j (e )(ωσ+= (1-9)

根据欧拉公式

?????-=+=-t t t

t t

t ωωωωωωsin j cos e

sin j cos e j j (1-10a ) ???

?

???-=+=--)e e (j 21sin )e e (21cos j j j j t

t t t t t ωωωωωω (1-10b ) 于是有

图1-6 指数信号波形

图1-5 三角信号波形

t A t A t f t t ωωσσsin e j cos e )(+= (1-11)

此时)(t f 的实部和虚部都是一个指数包络的三角函数,复数a 的实部和虚部分别表示衰减系数和角频率。当0=σ时,有

t A t A t f ωωsin j cos )(+= (1-12) 它的实部和虚部都是无衰减的三角函数。

(3)如果A 和a 都为复数,设 ω

σφj e j j +==+=a A I R A (1-13)

则有

)

sin(e j )cos(e e e )()j (j φωφωσσωσφ+++==+t A t A A t f t

t

t

(1-14)

其实部和虚部分别是一个指数包络的三角函数,复数A 的模和辐角分别表示指数包络三角函数的幅值和初始相位,复数a 的实部和虚部分别表示衰减系数和角频率。

复指数信号是一个抽象的信号,实际中并不存在复指数信号,但借助于复指数信号,可以表示指数信号、三角信号和指数包络三角信号,描述了幅值、衰减、频率和相位等特征量。

4. 三角信号的复指数表示

一个三角信号可以用一对共轭复指数信号表示,根据欧拉公式,它们满足关系

[]

t

t t t t t A A M M M t M t f ωωωφωφφωφωφωj 2j 1j j j j )

(j )(j e e e e 2e e 2e e 2

)

cos()(---+-++=+=+=+= (1-15)

(M 是实数,A 1、A 2是复数。)

图1-7显示了在复平面上一对共轭复指数信号叠加为一个实三角信号的关系。在复平面上,共轭复函数

t ωj e 和t ωj e -是一对旋转的单位向量,向量始端在原点,长度为1,分别以ω和ω-的角速度旋转。在0

=t 时,两个旋转向量的起始位置在正实轴,即初始相位均为零;在任意时间t ,两个单位旋转向量与实轴的夹角分别为t ω和t ω-。两个向量在实轴上的投影都是t ωcos ,在虚轴上的投影分别为t ωsin j 和t ωsin j -。

t ωj e 和t ωj e -始终关于实轴对称,两个向量叠加得到向量t ωcos 2,始终在实轴上变化,是一个实函数,最

大幅值为2。

式(1-15)中的共轭复数φj 1e 2M A =

和φ

j 2e 2

-=M A 是复平面上两个关于实轴为对称的固定向量,向

量始端在原点,长度为2

M

,辐角分别为φ和φ-。

复数1A 和2A 与复函数t

ωj e

和t

ωj e

-分别相乘,得

t M ωφj j e e 2和t

M ωφj j e e 2

--,它们也是复平面上一对旋转的共轭向量,始端在原点,长度为

2

M

,分别以角速度ω和ω-旋转,初始相位分别为φ和φ-。在任意时间t ,两个向量与实轴的夹角分别为φω+t 和)(φω+-t 。这两个向量在实轴上的投影均为

)cos(2φω+t M ,在虚轴上的投影分别为)sin(2j φω+t M 和)sin(2

j φω+-t M 。两个向量始终关于实轴对称,叠加得向量)cos(φω+t M ,始终在实轴上变化,最大幅值为M 。

由此可见,一对任意幅值和初始相位的共轭复指数信号的叠加是一个实三角信号。反过来,任意幅值

和初始相位的三角信号可分解为两个复指数信号的叠加。共轭复数2e j 1φM A =和2

e j 2φ-=M A 的模和辐角

对应于三角信号)cos(

φω+t M 的幅值和初始相位,单位共轭复函数t

ωj e 和t

ωj e

-的角频率对应于三角信号

的角频率。

一个实三角信号分解为正、负两个频率的复指数信号的叠加,引出了负频率的概念,这个负频率的物理意义表示的还是实际的相同数值的正频率。

信号的复指数表示把指数信号、三角信号和指数包络三角信号统一到了同一个形式,同时包含了幅值、衰减、频率和相位等特征量,给信号和系统分析带来了很大方便,因此得到了大量使用。

5. 抽样信号 抽样信号的表达式为

图1-7 三角信号和复指数信号的关系

t

t

t sin )(Sa =

(1-16) 其波形如图1-8。在0=t 时刻,抽样信号取值为 1sin lim

)(Sa 00==→=t

t

t t t (1-17)

抽样信号满足以下关系 ?

-=πd )Sa(t t (1-18)

1.3.2 典型奇异信号

1. 单位阶跃信号 单位阶跃信号的定义为

???=0

1

)(t u

00<>t t (1-19) ???=-0

1

)(0t t u

00t t t t <> (1-20) 图1-9是单位阶跃信号的波形,在0=t 处信号跳变。

2. 单位冲激信号 单位冲激信号的定义为

?

??∞

=0)(t δ

00≠=t t 和 ?∞∞-=1d )(t t δ (1-21) ???∞

=-0

)(0t t δ

0t t t t ≠= 和

?

-=-1d )(0t t t δ (1-22)

图1-10是单位冲激信号的图形表示。

直观地理解,单位冲激信号具有两个基本特点:其一,信号在一个无穷小时间区间里取非零值,其他

图1-9 单位阶跃信号

图1-8 抽样信号波形

区间为零或无穷小;其二,信号波形的净面积为1。因为信号在无穷小区间内的净面积是1,所以信号的幅值必然是无穷大。

图1-11是用矩形脉冲取极限得单位冲激信号的情况。设矩形脉冲的宽度为τ,面积为1,则高度为τ/1。压缩脉冲的宽度,保持其面积不变,则脉冲的高度增加。当矩形脉冲宽度0→τ时,矩形脉冲高度∞→τ

1

矩形脉冲趋于单位冲激脉冲,即

??

?

???--+=→)2()2(1lim

)(0τττδτt u t u t (1-23) 抽样信号取极限也可得到冲激信号。构造信号)Sa(πkt k ,当∞→k 和0→t 时,有∞→)Sa(π

kt k

;当∞→k 和0≠t 时,有

0)Sa(π

=kt k

(此处应用了广义极限0sin lim =∞→kt k )

。可见,当∞→k 时,信号波形宽度趋于0,幅值趋于∞,且有

?∞

∞-=1d )Sa(πt kt k

(1-24) 因此

)()Sa(πlim t kt k k δ=??

?

???∞→ (1-25) 将任意形状的信号进行水平压缩,如果它满足上述冲激信号的两个特点,就可以用冲激信号表示。如果波形的净面积不是1,而是一个常数E ,则可以用一个强度为E 的冲激信号表示,即)(t E δ。

单位冲激函数具有以下基本特性: (1)与单位阶跃函数的关系 t

t u t d )

(d )(=δ (1-26) ?

-=

t

t u ττδd )()( (1-27)

(2)抽样特性

图1-11 单位冲激信号的逼近

0 2

τ2τ图1-10 单位冲激信号

t

)(t δ

)(t f

)(0t t -δ

0t

??

?-=-=)

()()()()

()0()()(000t t t f t t t f t f t t f δδδδ (1-28)

?????=-=??∞

-∞∞

-)(d )()()0(d )()(00t f t t t t f f t t t f δδ (1-29)

(3)奇偶特性

)()(t t δδ=- (1-30) (4)尺度特性 )(1

)(t a

at δδ=

(1-31) 以下几个例子可以帮助理解冲激信号的物理意义。

例1-1 在图1-12中,一个直流电源对电容充电,当开关K 在0=t 时刻关合时,电容在瞬间被充电至电压E 。设电容C 的初始电压为0,则电容的电荷随时间的变化为

)()(t CEu t q = (1-32)

充电电流是电荷变化的导函数

)(d )

(d )(t CE t

t q t i δ==

(1-33)

它是一个强度为CE 的冲激信号。实际电路中不可避免地有电感和电阻,充电时间不可能为无穷小,充电电流幅值也达不到无穷大,但在充电电流持续时间很短、电流幅值很大的情况下,可用冲激信号近似表示。

例1-2 在图1-13中,一个质量为M 的刚性球处于静止状态,在0=t 时刻被另一刚性球撞击,开始以速度V 运动,因为撞击时间很短,则被撞刚性球的速度变化为

)()(t Vu t v = (1-34)

其加速度为

)(d )

(d )(t V t

t v t a δ==

(1-35) 其所受到的撞击力为

)()()(t MV t Ma t f δ== (1-36)

被撞击球所受的撞击力和运动加速度都可以用冲激信号表示。实际中的撞击时间不可能为无穷小,因此撞击力也达不到无穷大,但在撞击时间很短的情况下可以用冲激信号近似表示。

图1-12 直流电源对电容充电

图1-14 长线上质点的线密度

12

图1-13 刚性球碰撞

例1-3 图1-14所示是一根长线,在1x 和2x 两位置有两个质量分别为1M 和2M 的质点,长线其他部分无质量。该长线质量分布随x 变化的关系为

)()()(2211x x u M x x u M x m -+-= (1-37) 其质量线密度为

)()(d )

(d )(2211x x M x x M x

x m x d -+-==

δδ (1-38) 实际中的质点总具有一定的尺寸,在尺寸很小的情况下,质量线密度可以用冲激信号表示。

3. 单位冲激偶信号 单位冲激偶信号的定义为

t

t t d )

(d )('δδ=

(1-39) 单位冲激偶信号的基本特性: ?∞-=t

t t t )(d )('δδ (1-40) ?

∞-=0d )('t t δ (1-41)

?

∞--=)0('d )()('f t t f t δ (1-42)

?

--=-)('d )()('00t f t t f t t δ (1-43)

)()0(')(')0()(')(t f t f t t f δδδ-= (1-44)

1.3.3 典型离散信号

1.单位样值信号 单位样值信号的定义为

?

??=01

)(d n δ

00≠=n n (1-45) ?

??=-01

)(d m n δ m n m n ≠= (1-46) 图1-15是单位样值信号的波形。单位样值信号不是单位冲激信号的抽样。

2.单位阶跃序列

单位阶跃序列的定义为

?

??=01

)(d n u

00<≥n n (1-47) ?

??=-01

)(d m n u

m n m n <≥ (1-48) 图1-16是单位阶跃序列的波形。对连续单位阶跃信号进行抽样,并设定在0=t 时刻对单位阶跃信号的抽样值为1,则抽样结果为单位阶跃序列。

3.三角序列 三角序列的表达式为

)cos()(d φθ+=n M n f (1-49)

式中M 为幅值,θ为离散角频率,表示单位离散间隔信号变化的角度(用弧度表示),φ为初始相位。图1-17是三角序列的波形。当三角序列的离散角频率为0时,即为直流序列,直流序列是三角序列的特例。

三角序列)cos()(d φθ+=n M n f 经常来自于对连续三角信号)cos()(a φω+=t M t f 的数值抽样,如果抽样周期是s T ,则有

)cos()cos()()(s s a d φθφω+=+==n M nT M nT f n f (1-50)

此时离散角频率和连续角频率的关系为

s T ωθ= (1-51)

图1-15 单位样值信号

图1-16 单位阶跃序列

-2 -1 0 1 2 3

图1-17 三角序列

连续角频率ω表示连续三角信号在单位时间内变化的角度,离散角频率θ表示离散三角序列在单位离散间隔内变化的角度,请注意理解和区分它们的物理意义。

对连续三角信号)cos()(a φω+=t M t f 抽样得离散三角序列)cos()(d φθ+=n M n f ,虽然)(a t f 是周期信号,但)(d n f 并不一定是周期信号。设)(a t f 的周期为T ,抽样周期为s T ,则)(d n f 的周期性取决于s T 和T 的关系。如果存在非零正整数1K 和2K ,满足T K T K 2s 1=,即12s //K K T T =为有理数,则)(d n f 为周期序列。如果12/K K 是既约分数,则)(d n f 的周期为1K N =。当T T /s 为无理数时,)(d n f 不会周期重复,为非周期序列。

4.指数序列 指数序列的表达式为

n Ar n f =)(d (1-52)

式中A 和r 均为实数,A 为0=n 时的信号幅值,r 为离散衰减系数,当1>r 时,)(d n f 随n 增大而增加;当1

对连续指数信号at

a A t f e )(=抽样,可得离散指数序列

n anT s Ar A nT f n f s ===e )()(a d (1-53)

其中

s

aT r e

= (1-54)

表示一个抽样间隔中的信号衰减。

5. 复指数序列 复指数序列的表达式为

an A n f e )(d = (1-55)

式中A 和a 可为实数或复数。类似于连续复指数函数,随着A 和a 取值的不同,)(d n f 也有不同的变化。

(1)当A 和a 都为实数时,有

()

n n

a

d Ar A n f ==

e )(

(1-56) 图1-18 指数序列波形

此为实指数序列。指数序列是复指数序列的一个特例。

(2)当A 为实数,a 为复数时,设

θσj a +=

(1-57) 有

n Ar n Ar A A n f n n n n n θθθσθσsin j cos e e e )(j )j (d +===+ (r 为e 的σ次方) (1-58)

其实部和虚部都是指数包络的三角序列,复数a 的实部和虚部分别表示了离散信号的衰减和角频率。当

0=σ时,有

n A n A n f θθsin j cos )(d += (1-59) 其实部和虚部都是三角序列。

(3)当A 和a 都为复数时,设

θσj +=a ,φj e j A I R A =+= (1-60)

则有

)

sin(j )cos()

sin(e j )cos(e )(d φθφθφθφθσσ+++=+++=n r A n r A n A n A n f n

n

n n (1-61)

其实部和虚部分别是一个指数包络的三角序列,复数A 的模和辐角分别表示了指数包络三角序列的幅值和初始相位,复数a 的实部和虚部分别表示了衰减和角频率。借助于离散复指数信号,可以表示离散指数信号、离散三角信号和离散指数包络三角信号,描述了幅值、衰减、频率和相位等特征量。

和连续三角信号类似,一个离散三角序列可以表示为一对共轭的离散复指数序列的叠加,即

n n n n n n A A M M M n M n f θθθφθφφθφθφθj 2j 1j j j j )(j )

(j d e e e e 2e e 2)e e (2

)

cos()(---+-++=+=+=

+= (1-62)

依然可以用类似于图1-7所示的向量图表示离散三角序列和离散复指数序列的关系,差别在于,连续信号情况下,旋转向量连续旋转,旋转角频率分别为ω和ω-;离散信号情况下,旋转向量离散(步进)旋转,旋转角频率(单位离散间隔步进的角度)分别为θ和θ-。

1.4 信号的运算

1.4.1 信号的移位、反褶与尺度变化

已知信号)(t f ,)(τ±t f 是对)(t f 的移位运算,正号对应于)(t f 波形左移时间τ;负号对应于)(t f 波形右移时间τ。)(at f 是对)(t f 的尺度运算,当1>a 时,)(t f 波形在水平方向被压缩;当10<

(t f

波形在水平方向被扩展。)(t f -是对)(t f 的反褶运算。

信号)(b at f ±同时包含了对信号)(t f 的移位、反褶和尺度运算。具体运算步骤可分解如下:(1)改写信号形式

[])/()(a b t a f b at f ±=± (1-63)

(2)由)(t f 做尺度和反褶运算得)(at f ;(3)由)(at f 做移位运算得[])(a b t a f ±。在同时包含移位、反褶和尺度运算时,需注意运算步骤,否则会导致错误。

例1-4 已知信号)(t g ,波形如图1-19(a)所示。求)52(+-t g 的波形。

解 改写信号形式,得[])5.2(2)52(--=+-t g t g 。由)(t g 做尺度运算,得)2(t g ,波形如图1-19(b)所示。对)2(t g 做反褶运算,得)2(t g -,波形如图1-19(c)所示。再对)2(t g -右移5.2,得[])5.2(2--t g ,最终波形如图1-19(d)所示。

1.4.2 信号相加和相乘

已知信号)(1t f 和)(2t f ,信号相加运算为 )()()(21t f t f t f += (1-64)

信号相乘运算为

)()()(21t f t f t f = (1-65)

如果)(1t f 和)(2t f 为周期信号,它们的周期分别为1T 和2T ,那么)()()(21t f t f t f +=的周期性取决于

1T 和2T 的关系。如果存在非零正整数1K 和2K ,满足2211T K T K =,即1221//K K T T =为有理数,则)

(t f 为周期信号。如果12/K K 是既约分数,则)(t f 的周期为11T K 或22T K 。如果21T T 为无理数,则)(t f 为非

图1-19 信号的移位、反褶与尺度

图1-20 信号周期延拓

周期信号。可以看到,周期信号相叠加并不一定是周期信号,只有它们的周期之比为有理数时,叠加后的信号才保持周期性。

1.4.3 信号的周期延拓

已知非周期信号)(t g ,它的周期延拓为

∑∞

-∞

=+=

k kT t g t f )()(

(1-66) 其中T 为延拓周期。)(t f 为周期信号,周期等于延拓周期T 。图1-20为信号周期延拓示意图,它包括无混叠周期延拓和有混叠周期延拓两种情况。当信号)(t g 非零值的时间有限(简称时间有限),且)(t g 非零值的时间小于延拓周期T 时,重复移位的)(t g 波形互相不混叠,为无混叠延拓,如图1-20(b)所示。当信号)(t g 非零值的时间无限(简称时间无限),或者)(t g 时间有限,但)(t g 非零值的时间大于延拓周期T 时,重复移位的)(t g 波形互相混叠,为有混叠延拓,如图1-20(c)所示。

1.4.4 信号的抽样

所谓抽样,就是从连续信号)(a t f 中,每隔一定时间间隔抽取一个样本,通常为等间隔抽样,抽样间隔

s T 也称抽样周期。信号抽样有脉冲抽样和数值抽样两种方式。

脉冲抽样是用一个周期脉冲信号)(p t s 和被抽样信号)(a t f 相乘,得到抽样信号)()()(p a s t s t f t f =,此处下标p 表示周期信号,下标a 表示连续信号,下标s 表示脉冲抽样信号。当抽样用的周期脉冲信号为矩形脉冲时,称为矩形脉冲抽样,图1-21为矩形脉冲抽样的情况。当抽样用的周期脉冲信号为冲激脉冲时,称为冲激脉冲抽样,图1-22为冲激脉冲抽样的情况。脉冲抽样信号)(s t f 仍为连续信号。数值抽样是以s T 时间间隔抽取连续信号)(a t f 的函数值,得离散信号)()(s a d nT f n f =,此处以下标d 表示离散信号。图1-23为信号数值抽样的情况。

图1-21 信号矩形脉冲抽样

s

s

图1-22 信号冲激脉冲抽样

s

s

1.5 信号的分解

信号分解是为了分析信号的方便把一个信号分解为多个(有限个或无限个)较为简单的信号分量的叠加。信号分解的概念和方法是信号分析的精髓。常用的信号分解方式有:直流分量和交流分量分解,偶分量和奇分量分解,实分量和虚分量分解,脉冲分量分解,正交分量分解等。信号脉冲分量分解和正交分解的概念留待后面详细介绍。

1.5.1 直流分量与交流分量

任一信号)(t f 可分解为直流分量和交流分量之和,即

)()(A t f D t f += (1-67) 其中D 是直流分量,为信号的平均值

?

-∞→=T

T

T t t f T

D d )(21lim

(1-68) )(A t f 是交流分量,是原信号中去掉直流分量后的部分。

在信号直流分量和交流分量分解的方式下,原信号的平均功率等于其直流分量的功率与其交流分量的平均功率之和。

1.5.2 偶分量与奇分量

任一信号)(t f 可分解为偶分量和奇分量之和,即

)()()(O E t f t f t f += (1-69) 其中)(E t f 为偶分量,)(O t f 为奇分量,且有

图1-23 信号数值抽样

s

s

[][]??

?--=-+=2

)()()(2

)()()(O E t f t f t f t f t f t f (1-70)

在信号偶分量与奇分量分解的方式下,原信号的平均功率等于其偶分量的平均功率与其奇分量的平均功率之和。

1.5.3 实部分量与虚部分量

任一复信号)(t f 可分解为实部信号和虚部信号之和,即

)(j )()(I R t f t f t f += (1-71) 其中)(R t f 为实部分量,)(j I t f 为虚部分量,有

[][

][][]

?????-==+==*

*

2

j )()()(Im )(2

)()()(Re )(I R t f t f t f t f t f t f t f t f (1-72)

)(t f *是)(t f 的共轭。

在信号实部分量和虚部分量分解的方式下,信号平均功率为

?

?

?---+

==

2

/2

/2

/2

/2I 2R 2

/2/2

d )(1

d )(1d )(1T T T T T T t

t f T

t t f T

t t f T

P (1-73)

即原信号的平均功率等于其实部分量的平均功率与其虚部分量的平均功率之和。

1.7 系统的分类

1.7.1 连续时间系统与离散时间系统

当系统的输入(激励)信号和输出(响应)信号都是连续信号时,称为连续时间系统。我们所熟悉的电路系统即为连续时间系统。连续时间系统通常用微分方程或微分方程组来描述。

当系统的输入信号和输出信号都是离散信号时,称为离散时间系统。离散时间系统可以通过一个软件程序来实现,在数字信号处理中大量使用。例如,在数字电度表中,首先对电压和电流进行抽样,得离散电压和离散电流信号,然后则通过实时的数字计算,获得离散的功率信号和电量信号,还可以分析谐波,计算谐波功率和电量。离散系统通常用差分方程或差分方程组来描述。

存在连续和离散混合的系统,即一个系统中同时包含连续信号和离散信号。例如数字电度表中的模数(A/D )转换系统,抽样前的信号是连续的,抽样后的信号是离散的。

1.7.2 动态系统与即时系统

系统在任意时刻的输出只取决于同时刻的系统输入,和系统过去的状态无关,则称为即时系统。如果

系统的输出不仅取决于同时刻的系统输入,还取决于系统过去的状态,则称为动态系统。

即时系统不包含记忆元件。例如,对于电路系统,电感和电容能够储能,属于记忆元件,电阻则属于非记忆元件。因此,一个只包含电源和电阻的系统是即时系统,而包含了电感或电容的系统称为动态系统。动态系统用微分方程或差分方程描述,即时系统用代数方程描述。

1.7.3 线性系统和非线性系统

线性系统需要满足叠加性和均匀性。所谓叠加性,即多个激励信号作用于系统时所产生的响应等于每个激励单独作用时所产生的响应的叠加。所谓均匀性,即激励信号变化某个倍数时,响应也变化相同的倍数。

当系统为动态系统时,系统的响应不仅取决于激励,还取决于系统的储能,即系统的初始状态,系统的响应和激励之间不可能满足叠加性和均匀性。因此,严格意义上的线性系统不可能是动态系统,只能是即时系统。

在系统分析中,对线性系统的界定不是严格意义上的,而是扩展意义上的。扩展意义上的线性系统需满足:

(1) 系统响应可分解为由激励所产生的零状态响应和由初始状态所产生的零输入响应; (2) 零状态响应和激励成线性关系,满足叠加性和均匀性; (3) 零输入响应和初始状态成线性关系,满足叠加性和均匀性。

在线性系统分析中,可以进行信号的分解和叠加,或采用变换域(频域和复频域)分析。对于非线性系统,线性系统的分析方法不再能够直接使用。因此,在进行系统分析时,首先明确系统的线性或非线性是十分重要的。

1.7.4 时不变系统和时变系统

如果系统元件的参数不随时间变化,则称为时不变系统;如果系统元件的参数随时间变化,则称为时变系统。对于时不变系统,如果系统激励为)(t e 时的系统响应是)(t r ,那么当系统激励延时为)(τ-t e 时,系统响应也应是)(t r 的相同时间的延时,即)(τ-t r 。

线性系统的时不变特性对应于系统方程(微分方程或差分方程)的常系数。

1.7.5 因果系统和非因果系统

如果系统在任意时刻的响应只和当前和过去的激励有关,和未来的激励无关,则是因果系统。如果系统的响应和未来的激励有关,则是非因果系统。实际的物理可实现系统,如电路系统、机械系统等,必然是因果系统,非因果系统是物理不可实现的,因此因果系统也称为物理可实现系统。对于由计算机程序构造的离散系统,计算方法中有可能包含非因果关系,例如:)1()()(d d d ++=n e n e n r 。

例1-5 已知系统激励)(t e 、初始状态)(0t r 和响应)(t r 的关系,判断它们是否线性、时不变和因果。

(1) )(3)()(2

02t e t t r t r +=

线性与非线性:该系统响应)(t r 可以分解为由初始状态引起的响应)()(02

z t r t r i =和由激励引起的响应

)(3)(2zs t e t t r =的叠加,但初始状态引起的响应和初始状态r(t 0)不成线性。根据线性系统的三个条件,此

系统是非线性系统。

时变和时不变:观察系统的零状态响应,当激励为)(t e 时,零状态响应为)(3)(2

zs1t e t t r =;当激励延时为)(τ-t e 时,零状态响应为)(3)(2

zs2τ-=t e t t r 。因为)()(3)(2zs1τττ--=-t e t t r ,

)()(1zs zs2τ-≠t r t r ,所以系统是时变的。

因果和非因果:系统任意时刻的零状态响应只和该时刻的激励有关,因此是因果系统。 (2) ?

-=

t

e t r 5d )()(λλ

线性与非线性:当激励为)(1t e 时,系统响应为?

-=

t

e t r 511d )()(λλ;当激励为)(2t e 时,系统响应为

?∞

-=t

e t r 522d )()(λλ。若当激励为)()(21t e t e +时,系统响应为[])()(d )()(21521t r t r e e t +=+?

-λλλ,满足

叠加性。若当激励为)(1t ke 时,响应为

)(d )(151t kr ke t

=?

-λλ,满足均匀性。因此系统是线性的。

时变和时不变:当激励为)(t e 时,系统响应为?

-=t

e t r 51d )()(λλ。当激励延时为)(τ-t e 时,系统响应

为?

?

-∞

-∞

-=-=

)

5(552d )(d )()(τσσλτλt t

e e t r 。因为?

-∞

-=-)

(51d )()(τλλτt e t r ,)()(12τ-≠t r t r ,所以系统是

时变的。

因果和非因果:系统响应)(t r 是激励)(t e 在(]t 5,∞-时间区间的积分,当0>t 时,系统在t 时刻的响应和t 时刻之后(]t t 5,时间区间的激励有关,因此是非因果系统。

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计算机操作系统知识点总结

计算机操作系统知识点总结 导读:我根据大家的需要整理了一份关于《计算机操作系统知识点总结》的内容,具体内容:计算机操作系统考试是让很多同学都觉得头疼的事情,我们要怎么复习呢?下面由我为大家搜集整理了计算机操作系统的知识点总结,希望对大家有帮助!:第一章1、操作系统的定义、目标... 计算机操作系统考试是让很多同学都觉得头疼的事情,我们要怎么复习呢?下面由我为大家搜集整理了计算机操作系统的知识点总结,希望对大家有帮助! :第一章 1、操作系统的定义、目标、作用 操作系统是配置在计算机硬件上的第一层软件,是对硬件系统的首次扩充。设计现代OS的主要目标是:方便性,有效性,可扩充性和开放性. OS的作用可表现为: a. OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口;(一般用户的观点) b. OS作为计算机系统资源的管理者;(资源管理的观点) c. OS实现了对计算机资源的抽象. 2、脱机输入输出方式和SPOOLing系统(假脱机或联机输入输出方式)的联系和区别 脱机输入输出技术(Off-Line I/O)是为了解决人机矛盾及CPU的高速性和I/O设备低速性间的矛盾而提出的.它减少了CPU的空闲等待时间,提高了I/O速度.

由于程序和数据的输入和输出都是在外围机的控制下完成的,或者说,它们是在脱离主机的情况下进行的,故称为脱机输入输出方式;反之,在主机的直接控制下进行输入输出的方式称为联机(SPOOLing)输入输出方式 假脱机输入输出技术也提高了I/O的速度,同时还将独占设备改造为共享设备,实现了虚拟设备功能。 3、多道批处理系统需要解决的问题 处理机管理问题、内存管理问题、I/O设备管理问题、文件管理问题、作业管理问题 4、OS具有哪几个基本特征?它的最基本特征是什么? a. 并发性(Concurrence),共享性(Sharing),虚拟性(Virtual),异步性(Asynchronism). b. 其中最基本特征是并发和共享. c. 并发特征是操作系统最重要的特征,其它三个特征都是以并发特征为前提的。 5、并行和并发 并行性和并发性是既相似又有区别的两个概念,并行性是指两个或多个事件在同一时刻发生;而并发性是指两个或多少个事件在同一时间间隔内发生。 6、操作系统的主要功能,各主要功能下的扩充功能 a. 处理机管理功能: 进程控制,进程同步,进程通信和调度. b. 存储管理功能:

操作系统知识点整理

第一章操作系统引论 操作系统功能: 1. 资源管理:协调、管理计算机的软、硬件资源,提高其利用率。 2. 用户角度:为用户提供使用计算机的环境和服务。 操作系统特征:1.并发性:指两个或多个事件在同一时间间隔内发生。 2.共享性:资源可供内存中多个并发执行的进程(线程)共同使用 3.虚拟性:是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物 在操作系统中,虚拟的实现主要是通过分时使用的方法。 4.异步性:进程是以人们不可预知的速度向前推进,此即进程的异步性 客户/服务器模式的优点: 1.提高了系统的灵活性和可扩充性 2.提高了OS的可靠性 3.可运行于分布式系统中 微内核的基本功能: 进程管理、进程间通信、存储器管理、低级I/O功能。 第二章进程 程序和进程区别:程序是静止的,进程是动态的,进程包括程序和程序处理的对象 程序顺序执行:顺序性,封闭性,可再现性 程序并发执行:间断性,无封闭性,可再现性 进程:1.进程是可并发执行的程序的一次执行过程; 2.是系统进行资源分配和调度的一个独立的基本单位和实体; 3.是一个动态的概念。 进程的特征: 1.动态性: 进程是程序的一次执行过程具有生命期; 它可以由系统创建并独立地执行,直至完成而被撤消 2.并发性; 3.独立性; 4.异步性; 进程的基本状态: 1.执行状态; 2.就绪状态; 3.阻塞状态; 进程控制块PCB:记录和描述进程的动态特性,描述进程的执行情况和状态变化。 是进程存在的唯一标识。 进程运行状态: 1.系统态(核心态,管态)具有较高的访问权,可访问核心模块。 2.用户态(目态)限制访问权 进程间的约束关系: 1.互斥关系 进程之间由于竞争使用共享资源而产生的相互约束的关系。

奥本海姆 信号与系统 第一章知识点总结

第一章 信号与系统 一.连续时间和离散时间信号 1.两种基本类型的信号: 连续时间信号和离散时间信号。在前一种情况下,自变量是连续可变的,因此信号在自变量的连续值上都有定义;而后者是仅仅定义在离散时刻点上,也就是自变量仅取在一组离散值上。为了区分,我们用t 表示连续时间变量。而用n 表示离散时间变量,连续时间变量用圆括号()?把自变量括在里面,而离散时间信号则用方括号[]?来表示。 2.信号能量与功率 连续时间信号在[]21t t ,区间的能量定义为:E=dt t x t t 2 2 1 )(? 连续时间信号在[]21,t t 区间的平均功率定义为:P=dt t x t t t t 21 221)(1 ?- 离散时间信号在[]21,n n 区间的能量定义为:E=∑=2 1 2 ][n n n n x 离散时间信号在[]21,n n 区间的平均功率定义为:P=∑=+-2 1 2 12)(11n n n t x n n 在无限区间上也可以定义信号的总能量: 连续时间情况下:??+∞ ∞ --∞→? ∞==dt t x E T T T 2 2 x(t)dt )(lim 离散时间情况下:∑ ∑ +∞ -∞ =+-=∞ →? = =n N N n N n x n x E 2 2 ][][lim 在无限区间内的平均功率可定义为: ? -∞→?∞=T T T dt t x T P 2 )(21lim ∑+-=∞→? ∞+=N N n N n x N P 2 ][121lim 二.自变量的变换 1.时移变换 x(t)→x(t-0t ) 当0t >0时,信号向右平移0t ;当0t <0时,信号向左平移0t

操作系统知识点总结

操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源,合理地对各类作业进行调度,以及方便用户使用的程序的集合。 虚拟机:在裸机的基础上,每增加一层新的操作系统的软件,就变成了功能更为强大的虚拟机或虚机器。 操作系统的目标:1. 方便性2. 有效性3. 可扩充性4. 开放性 操作系统的作用:OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口;OS作为计算机系统资源的管理者;OS实现了对计算机资源的抽象(作扩充机器)。 操作系统的特征:并发性;共享性;虚拟性;异步性 推动操作系统发展的主要动力:不断提高计算机资源利用率;方便用户;器件的不断更新换代;计算机体系结构的不断发展。 人工操作方式的特点:用户独占全机;CPU等待人工操作;独占性;串行性。缺点:计算机的有效机时严重浪费;效率低 脱机I/O方式的主要优点:减少了CPU的空闲时间;提高I/O速度。 单道批处理系统的特征:自动性; 顺序性;单道性 多道批处理系统原理:用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队列,称为“后备队列”;然后,由作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入存,使它们共享CPU和系统中的各种资源。 多道批处理系统的优缺点资源利用率高;系统吞吐量大;可提高存和I/O设备利用率;平均周转时间长;无交互能力 多道批处理系统需要解决的问题(1)处理机管理问题(2)存管理问题(3)I/O设备管理问题4)文件管理问题(5)作业管理问题 分时系统:在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端,同时允许多个用户通过自己的终端,以交互方式使用计算机,共享主机中的资源。 时间片:将CPU的时间划分成若干个片段,称为时间片,操作系统以时间片为单位,轮流为每个终端用户服务 实时系统与分时系统特征的比较:多路性;独立性;及时性;交互性;可靠性 操作系统的特征:并发性;共享性;虚拟性;异步性 操作系统的主要功能:处理机管理;存储器管理;设备管理;文件管理;作业管理 对处理机管理,可归结为对进程的管理:进程控制(创建,撤消,状态转换);进程同步(互斥,同步);进程通信;进程调度(作业调度,进程调度)。 存储器管理功能:存分配(最基本);存保护;地址映射;存扩充 设备管理功能:设备分配;设备处理(相当于启动);缓冲管理;虚拟设备 文件管理功能:文件存储空间管理;目录管理;文件读写管理;文件保护。 用户接口:命令接口;程序接口;图形接口 传统的操作系统结构:无结构OS;模块化OS结构;分层式OS结构 模块化操作系统结构:操作系统是由按其功能划分为若干个具有一定独立性和大小的模块。每个模块具有某个方面的管理功能,规定好模块之间的接口。 微核的基本功能:进程管理-存储器管理-进程通信管理-I/O设备管理 进程的特征:动态性(最基本);并发性;异步性;独立性;结构特征(程序段,数据段,进程控制块PCB) 进程的基本属性:可拥有资源的独立单位;可独立调度和分配的基本单位。 进程控制块的基本组成:进程标识符;处理机的状态;进程调度所需信息;进程控制信息。进程控制一般是由操作系统的核中的原语来实现 临界资源:如打印机、磁带机等一段时间只允许一个进程进行使用的资源。

信号与系统知识点整理

第一章 1.什么是信号? 是信息的载体,即信息的表现形式。通过信号传递和处理信息,传达某种物理现象(事件)特性的一个函数。 2.什么是系统? 系统是由若干相互作用和相互依赖的事物组合而成的具有特定功能的整体。3.信号作用于系统产生什么反应? 系统依赖于信号来表现,而系统对信号有选择做出的反应。 4.通常把信号分为五种: ?连续信号与离散信号 ?偶信号和奇信号 ?周期信号与非周期信号 ?确定信号与随机信号 ?能量信号与功率信号 5.连续信号:在所有的时刻或位置都有定义的信号。 6.离散信号:只在某些离散的时刻或位置才有定义的信号。 通常考虑自变量取等间隔的离散值的情况。 7.确定信号:任何时候都有确定值的信号 。 8.随机信号:出现之前具有不确定性的信号。 可以看作若干信号的集合,信号集中每一个信号 出现的可能性(概率)是相对确定的,但何时出 现及出现的状态是不确定的。 9.能量信号的平均功率为零,功率信号的能量为无穷大。 因此信号只能在能量信号与功率信号间取其一。 10.自变量线性变换的顺序:先时间平移,后时间变换做缩放. 注意:对离散信号做自变量线性变换会产生信息的丢失! 11.系统对阶跃输入信号的响应反映了系统对突然变化的输入信号的快速响应能 力。(开关效应) 12.单位冲激信号的物理图景: 持续时间极短、幅度极大的实际信号的数学近似。 对于储能状态为零的系统,系统在单位冲激信号作 用下产生的零状态响应,可揭示系统的有关特性。

例:测试电路的瞬态响应。 13.冲激偶:即单位冲激信号的一阶导数,包含一对冲激信号, 一个位于t=0-处,强度正无穷大; 另一个位于t=0+处,强度负无穷大。 要求:冲激偶作为对时间积分的被积函数中一个因子, 其他因子在冲激偶出现处存在时间的连续导数. 14.斜升信号: 单位阶跃信号对时间的积分即为单位斜率的斜升信号。 15.系统具有六个方面的特性: 1、稳定性 2、记忆性 3、因果性 4、可逆性 5、时变性与非时变性 6、线性性 16.对于任意有界的输入都只产生有界的输出的系统,称为有界输入有界输出(BIBO )意义下的稳定系统。 17.记忆系统:系统的输出取决于过去或将来的输入。 18.非记忆系统:系统的输出只取决于现在的输入有关,而与现时刻以外的输入无关。 19.因果系统:输出只取决于现在或过去的输入信号,而与未来的输入无关。 20.非因果系统:输出与未来的输入信号相关联。 21.系统的因果性决定了系统的实时性:因果系统可以实时方式工作,而非因果系统不能以实时方式工作. 22.可逆系统:可以从输出信号复原输入信号的系统。 23.不可逆系统:对两个或者两个以上不同的输入信号能产生相同的输出的系统。 24.系统的时变性: 如果一个系统当输入信号仅发生时移时,输出信号也只产生同样的时移,除此之外,输出响应无任何其他变化,则称该系统为非时变系统;即非时变系统的特性不随时间而改变,否则称其为时变系统。 25.检验一个系统时不变性的步骤: 1. 令输入为 ,根据系统的描述,确定此时的输出 。 1()x t 1()y t

操作系统windows知识点

1.知识要点 1.1.Windwos账号体系 分为用户与组,用户的权限通过加入不同的组来授权 用户: 组: 1.2.账号SID 安全标识符是用户帐户的内部名,用于识别用户身份,它在用户帐户创建时由系统自动产生。在Windows系统中默认用户中,其SID的最后一项标志位都是固定的,比如administrator的SID最后一段标志位是500,又比如最后一段是501的话则是代表GUEST的帐号。 1.3.账号安全设置 通过本地安全策略可设置账号的策略,包括密码复杂度、长度、有效期、锁定策略等: 设置方法:“开始”->“运行”输入secpol.msc,立即启用:gpupdate /force

1.4.账号数据库SAM文件 sam文件是windows的用户帐户数据库,所有用户的登录名及口令等相关信息都会保存在这个文件中。可通过工具提取数据,密码是加密存放,可通过工具进行破解。 1.5.文件系统 NTFS (New Technology File System),是WindowsNT 环境的文件系统。新技术文件系统是Windows NT家族(如,Windows 2000、Windows XP、Windows Vista、Windows 7和windows 8.1)等的限制级专用的文件系统(操作系统所在的盘符的文件系统必须格式化为NTFS的文件系统,4096簇环境下)。NTFS取代了老式的FAT文件系统。 在NTFS分区上,可以为共享资源、文件夹以及文件设置访问许可权限。许可的设置包括两方面的内容:一是允许哪些组或用户对文件夹、文件和共享资源进行访问;二是获得访问许可的组或用户可以进行什么级别的访问。访问许可权限的设置不但适用于本地计算机的用户,同样也应用于通过网络的共享文件夹对文件进行访问的网络用户。与FAT32文件系统下对文件夹或文件进行访问相比,安全性要高得多。另外,在采用NTFS格式的Win 2000中,

计算机操作系统知识点总结一

第一章 ★1.操作系统的概念:通常把操作系统定义为用以控制和管理计算机系统资源方便用户使用的程序和数据结构的集合。★2.操作系统的基本类型:批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统、个人计算机操作系统、网络操作系统、分布式操作系统。 ①批处理操作系统 特点: 用户脱机使用计算机 成批处理 多道程序运行 优点: 由于系统资源为多个作业所共享,其工作方式是作业之间自动调度执行。并在运行过程中用户不干预自己的作业,从而大大提高了系统资源的利用率和作业吞吐量。 缺点: 无交互性,用户一旦提交作业就失去了对其运行的控制能力;而且是批处理的,作业周转时间长,用户使用不方便。 批处理系统中作业处理及状态 ②分时操作系统(Time Sharing OS) 分时操作系统是一个联机的多用户交互式的操作系统,如UNIX是多用户分时操作系统。 分时计算机系统:由于中断技术的使用,使得一台计算机能连接多个用户终端,用户可通过各自的终端使用和控制计算机,我们把一台计算机连接多个终端的计算机系统称为分时计算机系统,或称分时系统。 分时技术:把处理机的响应时间分成若于个大小相等(或不相等)的时间单位,称为时间片(如100毫秒),每个终端用户获得CPU,就等于获得一个时间片,该用户程序开始运行,当时间片到(用完),用户程序暂停运行,等待下一次运行。 特点: 人机交互性好:在调试和运行程序时由用户自己操作。 共享主机:多个用户同时使用。 用户独立性:对每个用户而言好象独占主机。 ③实时操作系统(real-time OS) 实时操作系统是一种联机的操作系统,对外部的请求,实时操作系统能够在规定的时间内处理完毕。 特点: 有限等待时间 有限响应时间 用户控制 可靠性高 系统出错处理能力强 设计实时操作系统要考虑的一些因素: (1)实时时钟管理 (2)连续的人—机对话 (3)过载 (4) 高度可靠性和安全性需要采取冗余措施。 ④通用操作系统 同时兼有多道批处理、分时、实时处理的功能,或其中两种以上的功能。 ⑤个人计算机上的操作系统

信号与系统期末考试知识点梳理

信号与系统知识点综合CT:连续信号 DT:离散信号 第一章信号与系统 1、功率信号与能量信号 性质:(1)能量有限信号的平均功率必为0; (2)非0功率信号的能量无限; (3)存在信号既不是能量信号也不是功率信号。 2、自变量变换 (1)时移变换 x(t)→x(t-t0),x[n]→x[n-n0] (2)时间反转变换 x(t)→x(-t),x[n]→x[-n] (3)尺度变换 x(t)→x(kt) 3、CT、DT复指数信号

周期频率CT 所有的w对应唯 一T DT 为有理数 4、单位脉冲、单位冲激、单位阶跃 (1)DT信号 关系 (2)CT信号 t=0时无定义 关系 (3)筛选性质 (a)CT信号

(b)DT信号 5、系统性质 (1)记忆系统 y[n]=y[n-1]+x[n] 无记忆系统 y(t)=2x(t) (2)可逆系统 y(t)=2x(t) 不可逆系统 y(t)=x2(t) (3)因果系统 y(t)=2x(t) 非因果系统 y(t)=x(-t) (4)稳定系统 y[n]=x[n]+x[n-1] 不稳定系统 (5)线性系统(零输入必定零输出)齐次性 ax(t)→ay(t) 可加性 x1(t)+x2(t)→y1(t)+y2(t)(6)时不变系统 x(t-t o)→y(t-t0) 第二章 1、DT卷积和,CT卷积积分

2、图解法 (1)换元;(2)反转平移;(3)相乘;(4)求和 第三章CFS DFS 1、 CFS 收敛条件:x(t)平方可积;Dirichlet条件。 存在“吉伯斯现象”。 DFS 无收敛条件 无吉伯斯现象 2、三角函数表示

操作系统重点知识总结

《操作系统》重点知识总结 请注意:考试范围是前6章所有讲授过内容,下面所谓重点只想起到复习引领作用。 第一章引论 1、操作系统定义操作系统是一组控制和管理计算机软件和硬件合理进行作业调度方便 用户管理的程序的集合 2、操作系统的目标有效性、方便性、可扩充性、开放性、 3、推动操作系统发展的主要动力不断提高计算机资源的利用率、方便用户、器件的不 断更新和换代、计算机体系结构的不断发展 4、多道批处理系统的特征及优缺点用户所提交的作业都先存放在外存上并排成一个队 列,称为后备队列。然后作业调度程序按一定的算法从后备队列中选择若干个作业调入内存,使他们共享cpu和系统内存。优点:资源利用率高、系统吞吐量打缺点:平均周转时间长、无交互能力 5、操作系统的基本特征并发性(最重要的特征)、共享性、虚拟性、异步性 6、操作系统的主要功能设别管理功能、文件管理功能、存储器管理功能、处理机管理 功能 7、O S的用户接口包括什么?用户接口、程序接口(由一组系统调用组成) 第二章进程管理 1、程序顺序执行时的特征顺序性、封闭性、可再现性 2、程序并发执行的特征间断性、失去封闭性、不可再现性 3、进程及其特征进程是资源调度和分配的基本单位,是能够独立运行的活动实体。 由一组机器指令、数据、堆栈等组成。特征:结构特征、动态性、并发性、独 立性、异步性 4、进程的基本状态及其转换p38 5、引入挂起状态的原因终端用户请求、父进程请求、负荷调节需要、操作系统 的需要 6、具有挂起状态的进程状态及其转换p39 7、进程控制块及其作用进程数据块是一种数据结构,是进程实体的一部分,是操 作系统中最重要的记录型数据结构。作用:使在一个多道程序环境下不能独立运 行的程序成为一个能够独立运行的基本单位,能够与其他进程并发执行 8、进程之间的两种制约关系直接相互制约关系、间接相互制约关系 9、临界资源是指每次只能被一个进程访问的资源 10、临界区是指每次进程中访问临界资源的那段代码 11、同步机构应遵循的规则空闲让进、忙则等待、有限等待、让权等待 12、利用信号量实现前驱关系p55/ppt 13、经典同步算法p58/ppt 14、进程通信的类型共享存储器系统、消息传递系统、管道通信系统 15、线程的定义是一种比进程更小,能够独立运行的基本单位用来提高系统内

操作系统复习题整理

第一章 1.说明分布式系统相对于集中式系统的优点和缺点。从长远的角度看,推动分布式系统发展的主要动力 是什么? 答:相对于集中式系统,分布式系统的优点:1)从经济上,微处理机提供了比大型主机更好的性能价格比;2)从速度上,分布式系统总的计算能力比单个大型主机更强;3)从分布上,具有固定的分布性,一些应用涉及到空间上分散的机器;4)从可靠性上,具有极强的可靠性,如果一个极强崩溃,整个系统还可以继续运行;5)从前景上,分布式操作系统的计算能力可以逐渐有所增加。 分布式系统的缺点:1)软件问题,目前分布式操作系统开发的软件太少;2)通信网络问题,一旦一个系统依赖网络,那么网络的信息丢失或饱和将会抵消我们通过建立分布式系统所获得的大部分优势;3)安全问题,数据的易于共享也容易造成对保密数据的访问。 推动分布式系统发展的主要动力:尽管分布式系统存在一些潜在的不足,但是从长远的角度看,推动分布式系统发展的主要动力是大量个人计算机的存在和人们共同工作于信息共享的需要,这种信息共享必须是以一种方便的形式进行。而不受地理或人员,数据以及机器的物理分布的影响 2.多处理机系统和多计算机系统有什么不同? 答:共享存储器的计算机系统叫多处理机系统,不共享存储器的计算机系统为多计算机系统。它们之间的本质区别是在多处理机系统中,所有CPU共享统一的虚拟地址空间,在多计算机系统中,每个计算机有它自己的存储器。 多处理机系统分为基于总线的和基于交换的。基于总线的多处理机系统包含多个连接到一条公共总线的CPU以及一个存储器模块。基于交换的多处理机系统是把存储器划分为若干个模块,通过纵横式交换器将这些存储器模块连接到CPU上。 多计算机系统分为基于总线的和基于交换的系统。在基于总线的多计算机系统中,每个CPU都与他自身的存储器直接相连,处理器通过快速以太网这样的共享多重访问网络彼此相连。在基于交换的多计算机系统中,处理器之间消息通过互联网进行路由,而不是想基于总线的系统中那样通过广播来发送。 3.真正的分布式操作系统的主要特点是什么? 必须有一个单一的、全局的进程间通信机制。进程管理必须处处相同。文件系统相同。使用相同的系统调用接口。 4.分布式系统的透明性包括哪几个方面,并解释透明性问题对系统和用户的重要性。 答:对于分布式系统而言,透明性是指它呈现给用户或应用程序时,就好像是一个单独是计算机系统。 具体说来,就是隐藏了多个计算机的处理过程,资源的物理分布。 具体类型:

信号与系统知识点整理

第一章 1、什么就是信号? 就是信息得载体,即信息得表现形式。通过信号传递与处理信息,传达某种物理现象(事件)特性得一个函数。 2、什么就是系统? 系统就是由若干相互作用与相互依赖得事物组合而成得具有特定功能得整体。 3、信号作用于系统产生什么反应? 系统依赖于信号来表现,而系统对信号有选择做出得反应。 4、通常把信号分为五种: ?连续信号与离散信号 ?偶信号与奇信号 ?周期信号与非周期信号 ?确定信号与随机信号 ?能量信号与功率信号 5、连续信号:在所有得时刻或位置都有定义得信号。 6、离散信号:只在某些离散得时刻或位置才有定义得信号。 通常考虑自变量取等间隔得离散值得情况。 7、确定信号:任何时候都有确定值得信号 。 8、随机信号:出现之前具有不确定性得信号。 可以瞧作若干信号得集合,信号集中每一个信号 出现得可能性(概率)就是相对确定得,但何时出 现及出现得状态就是不确定得。 9、能量信号得平均功率为零,功率信号得能量为无穷大。 因此信号只能在能量信号与功率信号间取其一。 10、自变量线性变换得顺序:先时间平移,后时间变换做缩放、 注意:对离散信号做自变量线性变换会产生信息得丢失! 11、系统对阶跃输入信号得响应反映了系统对突然变化得输入信号得快速响应能 力。(开关效应) 12、单位冲激信号得物理图景: 持续时间极短、幅度极大得实际信号得数学近似。 对于储能状态为零得系统,系统在单位冲激信号作 用下产生得零状态响应,可揭示系统得有关特性。 例:测试电路得瞬态响应。 13、冲激偶:即单位冲激信号得一阶导数,包含一对冲激信号, 一个位于t=0-处,强度正无穷大; 另一个位于t=0+处,强度负无穷大。 要求:冲激偶作为对时间积分得被积函数中一个因子, 其她因子在冲激偶出现处存在时间得连续导数、 14、斜升信号: 单位阶跃信号对时间得积分即为单位斜率得斜升信号。 15、系统具有六个方面得特性: 1、稳定性 2、记忆性

操作系统作业参考答案及其知识点

操作系统作业参考答案及其知识点 第一章 思考题: 10、试叙述系统调用与过程调用的主要区别? 答: (一)、调用形式不同 (二)、被调用代码的位置不同 (三)、提供方式不同 (四)、调用的实现不同 提示:每个都需要进一步解释,否则不是完全答案 13、为什么对作业进程批处理可以提高系统效率? 答:批处理时提交程序、数据和作业说明书,由系统操作员把作业按照调度策略,整理为一批,按照作业说明书来运行程序,没有用户与计算机系统的交互;采用多道程序设计,可以使CPU和外设并行工作,当一个运行完毕时系统自动装载下一个作业,减少操作员人工干预时间,提高了系统的效率。 18、什么是实时操作系统?叙述实时操作系统的分类。 答:实时操作系统(Real Time Operating System)指当外界事件或数据产生时,能接收并以足够快的速度予以处理,处理的结果又能在规定时间内来控制监控的生产过程或对处理系统做出快速响应,并控制所有实时任务协调一致运行的操作系统。 有三种典型的实时系统: 1、过程控制系统(生产过程控制) 2、信息查询系统(情报检索) 3、事务处理系统(银行业务) 19、分时系统中,什么是响应时间?它与哪些因素有关? 答:响应时间是用户提交的请求后得到系统响应的时间(系统运行或者运行完毕)。它与计算机CPU的处理速度、用户的多少、时间片的长短有关系。 应用题: 1、有一台计算机,具有1MB内存,操作系统占用200KB,每个用户进程占用200KB。如果用户进程等待I/0的时间为80%,若增加1MB内存,则CPU的利用率提高多少? 答:CPU的利用率=1-P n,其中P为程序等待I/O操作的时间占其运行时间的比例1MB内存时,系统中存放4道程序,CPU的利用率=1-(0.8)4=59% 2MB内存时,系统中存放9道程序,CPU的利用率=1-(0.8)9=87% 所以系统CPU的利用率提高了28% 2、一个计算机系统,有一台输入机和一台打印机,现有两道程序投入运行,且程序A先开始做,程序B后开始运行。程序A的运行轨迹为:计算50ms,打印100ms,再计算50ms,打印100ms,结束。程序B的运行轨迹为:计算50ms,输入80ms,再计算100ms,结束。

计算机操作系统知识点总结重点题型答案

计算机操作系统复习资料 1.操作系统的定义 操作系统(Operating System,简称OS)是管理计算机系统的全部硬件资源包括软件资源及数据资源;控制程序运行;改善人机界面;为其它应用软件提供支持等,使计算机系统所有资源最大限度地发挥作用,为用户提供方便的、有效的、友善的服务界面。 操作系统通常是最靠近硬件的一层系统软件,它把硬件裸机改造成为功能完善的一台虚拟机,使得计算机系统的使用和管理更加方便,计算机资源的利用效率更高,上层的应用程序可以获得比硬件提供的功能更多的支持。 操作系统是一个庞大的管理控制程序,大致包括5个方面的管理功能:进程与处理机管理、作业管理、存储管理、设备管理、文件管理。 2.操作系统的作用 1)OS作为用户与计算机硬件系统之间的接口 2)OS作为计算机系统资源的管理者 3)OS实现了对计算机资源的抽象 3.操作系统的基本特征 1)并发 2)共享 3)虚拟 4)异步 4.分时系统的概念 把计算机的系统资源(尤其是CPU时间)进行时间上的分割,每个时间段称为一个时间片,每个用户依次轮流使用时间片,实现多个用户分享同一台主机的操作系统。 5.分时系统要解决的关键问题(2个) 1)及时接收 2)及时处理 6.并发性的概念 并发性是指两个或多个事件在同一事件间隔内发生。在多道程序环境下,并发性是指在一段时间内宏观上有多个程序在同时运行,但在单处理机系统中,每一时刻却仅能有一道程序执行,故微观上这些程序只能是分时的交替执行。 7.程序顺序执行的特征和并发执行的特征 顺序执行的特点: 顺序性封闭性可再现性 程序并发执行的特点:

1)、间断性(失去程序的封闭性) 2)、不可再现性 任何并发执行都是不可再现 3)、进程互斥(程序并发执行可以相互制约) 8.进程的定义 进程是指在系统中能独立运行并作为资源分配的基本单位。 为了使参与并发执行的每个程序(含数据)都能独立的运行,在操作系统中必须为之配置一个专门的数据结构,称为进程控制块(PCB)。系统利用PCB来描述进程的基本情况和活动过程,进而控制和管理进程。 9.进程的组成部分 进程是由一组机器指令,数据和堆栈组成的,是一个能独立运行的活动实体。 由程序段,相关的数据段和PCB三部分便构成了进程实体(又称进程映像)。 10.进程的状态(状态之间的变化) 就绪状态、执行状态、阻塞状态。 处于就绪状态的进程,在调度程序为之分配了处理机之后,该进程便可以执行,相应的,他就由就绪状态转变为执行状态。 正在执行的进程,如果因为分配给它的时间片已经用完而被暂停执行时,该进程便由执行状态又回到就绪状态;如果因为发生某事件而使进程的执行受阻(如进程请求访问临界资源,而该资源正在被其它进程访问),使之无法继续执行,该进程将有执行状态转变为阻塞状态。处于阻塞状态的进程,在获得了资源后,转变为就绪状态。 11.进程同步的概念 进程同步是是并发执行的诸进程之间能有效地相互合作,从而使程序的执行具有可再现性,简单的说来就是:多个相关进程在执行次序上的协调。 12.PV原语的作用

信号与系统知识点总结

ε(k )*ε(k ) = (k+1)ε(k ) f (k)*δ(k) = f (k) , f (k)*δ(k – k0) = f (k – k0) f (k)*ε(k) = f 1(k – k1)* f 2(k – k2) = f (k – k1 – k2) ?[f 1(k)* f 2(k)] = ?f 1(k)* f 2(k) = f 1(k)* ?f 2(k) f1(t)*f2(t) = f(t) 时域分析: 以冲激函数为基本信号,任意输入信号可分解为一系列冲激函数之和,即 而任意信号作用下的零状态响应yzs(t) yzs (t) = h (t)*f (t) 用于系统分析的独立变量是频率,故称为频域分析。 学习3种变换域:频域、复频域、z 变换 ⑴ 频域:傅里叶表变换,t →ω;对象连续信号 ⑵ 复频域:拉普拉斯变换,t →s ;对象连续信号 ⑶ z 域:z 变换,k →z ;对象离散序列 设f (t)=f(t+mT)----周期信号、m 、T 、 Ω=2π/T 满足狄里赫利Dirichlet 条件,可分解为如下三角级数—— 称为f (t)的傅里叶级数 注意: an 是n 的偶函数, bn 是n 的奇函数 式中,A 0 = a 0 可见:A n 是n 的偶函数, ?n 是n 的奇函数。a n = A ncos ?n , b n = –A nsin ?n ,n =1,2,… 傅里叶级数的指数形式 虚指数函数集{ej n Ωt ,n =0,±1,±2,…} 系数F n 称为复傅里叶系数 欧拉公式 cos x =(ej x + e –j x )/2 sin x =(ej x - e –j x )/2j 傅里叶系数之间关系 n 的偶函数:a n , A n , |F n | n 的奇函数: b n ,?n 常用函数的傅里叶变换 1.矩形脉冲 (门函数) 记为g τ(t) ? ∞ ∞--=ττδτd )()()(t f t f ∑ ∑∞=∞ =Ω+Ω+=1 10)sin()cos(2)(n n n n t n b t n a a t f ∑∞=+Ω+=10)cos(2)(n n n t n A A t f ?2 2n n n b a A +=n n n a b arctan -=? e )(j t n n n F t f Ω∞-∞ =∑= d e )(122 j ?-Ω-=T T t n n t t f T F )j (21e 21e j n n n j n n b a A F F n n -===??n n n n A b a F 212122=+=??? ??-=n n n a b arctan ?n n n A a ?cos =n n n A b ?sin -=

操作系统原理知识点总结

第一章绪论 1、操作系统是一组控制和管理计算机硬件和软件资源、合理的对各类作业进行调度以方便用户的程序集合 ※2、操作系统的目标:方便性、有效性、可扩展性、开发性 ※3、操作系统的作用:作为计算机硬件和用户间的接口、作为计算机系统资源的管理者、作为扩充机器 4、单批道处理系统:作业处理成批进行,内存中始终保持一道作业(自动性、顺序性、单道性) 5、多批道处理系统:系统中同时驻留多个作业,优点:提高CPU利用率、提高I/O设备和内存利用率、提高系统吞吐量(多道性、无序性、调度性) 6、分时技术特性:多路性、交互性、独立性、及时性,目标:对用户响应的及时性 7、实时系统:及时响应外部请求,在规定时间内完成事件处理,任务类型:周期性、非周期性或硬实时任务、软实时任务 ※8、操作系统基本特性:并发、共享、虚拟、异步性 并行是指两或多个事件在同一时刻发生。 并发是两或多个事件在同一时间间隔内发生。 互斥共享:一段时间只允许一个进程访问该资源 同时访问:微观上仍是互斥的 虚拟是指通过某种技术把一个物理实体变为若干个逻辑上的对应物。 异步是指运行进度不可预知。 共享性和并发性是操作系统两个最基本的特征 ※9、操作系统主要功能:处理机管理、存储器管理、设备管理、文件管理、用户管理 第二章进程的描述和控制 ※1、程序顺序执行特征:顺序性、封闭性、可再现性 ※2、程序并发执行特征:间断性、失去封闭性、不可再现性 3、前趋图:有向无循环图,用于描述进程之间执行的前后关系 表示方式: (1)p1--->p2 (2)--->={(p1,p2)| p1 必须在p2开始前完成} 节点表示:一条语句,一个程序段,一进程。(详见书P32) ※4、进程的定义: (1)是程序的一次执行过程,由程序段、数据段、程序控制块(PBC) 三部分构成,总称“进程映像” (2)是一个程序及其数据在处理机上顺序执行时所发生的活动 (3)是程序在一个数据集合上的运行过程 (4)进程是进程实体的运行过程,是系统进行资源分配和调度的 一个独立单位 进程特征:动态性、并发性、独立性、异步性 由“创建”而产生,由“调度”而执行;由得不到资源而“阻塞”,

信号与系统知识点

第1章 信号与系统分析导论 北京交通大学 1、 信号的描述及分类 周期信号: ()000002sin ,sin ,2t T m k N π ωωπ=ΩΩ=当为不可约的有理数时,为周期信号 能量信号:直流信号和周期信号都是功率信号。 一个信号不可能既是能量信号又是功率信号,但有少数信号既不是能量信号 也不是功率信号。 2、 系统的描述及分类 线性: 叠加性、均匀性 时不变:输出和输入产生相同的延时 因果性:输出不超前输入 稳定性:有界输入有界输出 3、 信号与系统分析概述 ※ 第2章 信号的时域分析 信号的分析就是信号的表达。 1、 基本连续信号的定义、性质、相互关系及应用 ()t δ的性质:筛选特性:000()()()()x t t t x t t t δδ-=- 取样特性:00()()d ()x t t t t x t δ∞ -∞-=? 展缩特性:1 ()() (0)t t δαδαα=≠ ()'t δ的性质:筛选特性:00000()'()()'()'()()x t t t x t t t x t t t δδδ-=--- 取样特性:00()'()d '()x t t t t x t δ∞ -∞-=-? 展缩特性:1'()'() (0)t t δαδααα= ≠ 2、连续信号的基本运算 翻转、平移、展缩、相加、相乘、微分、积分、卷积

3、基本离散信号 4、离散信号的基本运算 翻转、位移、抽取和内插、相加、相乘、差分、求和、卷积 5、确定信号的时域分解 直流分量+交流分量、奇分量+偶分量、实部分量+虚部分量、()[],t k δδ的线性组合。 第3章 系统的时域分析 1、系统的时域描述 连续LTI 系统:线性常系数微分方程 ()()y t x t 与之间的约束关系 离散LTI 系统:线性常系数差分方程 [][]y k x k 与之间的约束关系 2、 系统响应的经典求解(一般了解) 衬托后面方法的优越 纯数学方法 全解=通解+特解 3、 系统响应的卷积方法求解 ()zi y t :零输入响应,形式取决于微分方程的特征根。 ()zs y t :零状态响应,形式取决于微分方程的特征根及外部输入()x t 。 ()h t :冲激平衡法(微分方程右边阶次低于左边阶次,则()h t 中不含有()t δ及其导数项) (一般了解) []h k :等效初始条件法(一般了解) 4、 ※卷积计算及其性质 ※图形法 ※解析法 等宽/不等宽矩形信号卷积 卷积的基本公式及其性质(交换律、结合律、分配律) ※第4章 信号的频域分析 1、连续周期信号表达为虚指数信号()0jn t e t ω-∞<<∞的线性组合 0=()jn t n n x t C e ω∞-∞= ∑% 完备性、唯一性 ()n x t C ?%(周期信号的频谱)000001 ()T t jn t n t C x t e dt T ω+-=?%

信号与系统_复习知识总结

重难点1.信号的概念与分类 按所具有的时间特性划分: 确定信号和随机信号; 连续信号和离散信号; 周期信号和非周期信号; 能量信号与功率信号; 因果信号与反因果信号; 正弦信号是最常用的周期信号,正弦信号组合后在任一对频率(或周期)的比值是有理分数时才是周期的。其周期为各个周期的最小公倍数。 ① 连续正弦信号一定是周期信号。 ② 两连续周期信号之和不一定是周期信号。 周期信号是功率信号。除了具有无限能量及无限功率的信号外,时限的或,∞→t 0)(=t f 的非周期信号就是能量信号,当∞→t ,0)(≠t f 的非周期信号是功率信号。 1. 典型信号 ① 指数信号: ()at f t Ke =,a ∈R ② 正弦信号: ()s i n ()f t K t ωθ=+ ③ 复指数信号: ()st f t Ke =,s j σω=+ ④ 抽样信号: s i n ()t Sa t t = 奇异信号 (1) 单位阶跃信号 1()u t ={ 0t =是()u t 的跳变点。 (2) 单位冲激信号 单位冲激信号的性质: (1)取样性 11()()(0) ()()()f t t dt f t t f t dt f t δδ∞ ∞ -∞ -∞ =-=? ? 相乘性质:()()(0)()f t t f t δδ= 000()()()()f t t t f t t t δδ-=- (2)是偶函数 ()()t t δδ=- (3)比例性 ()1 ()at t a δδ= (4)微积分性质 d () ()d u t t t δ= ; ()d ()t u t δττ-∞ =? (5)冲激偶 ()()(0)()(0)()f t t f t f t δδδ'''=- ; (0) t <(0)t > ()1t dt δ∞ -∞ =? ()0t δ=(当0t ≠时)

计算机操作系统复习总结-汤子瀛知识讲解

计算机操作系统复习总结-汤子瀛

操作系统的定义:操作系统是以一组控制和管理计算机硬件和软件资源,合理地对各类作业进行调度,以及方便用户使用的程序的集合。 1.1.1操作系统的目标:1.方便性 2.有效性 3.可扩充性 4.开放性 2.1.2 操作系统的作用: 1.os作为用户与计算机硬件系统之间的接口 2.os作为计算机系统资源的管理者 3.os用作扩充机器 1.1.3 推动操作系统发展的主要动力: 1.不断提高计算机资源利用率 2.方便用户 3.器件的不断更新换代 4.计算机体系结构的不断发展 1.2操作系统的发展过程: 1.2.1无操作系统的计算机系统:1.人工操作方式 2.脱机输入输出(Off-Line I/O)方式 1.2.2单道批处理系统(特征:自动性;顺序性;单道性) 1.2.3多道批处理系统: 1.多道程序设计的基本概念: (1)提高CPU的利用率)(2)可提高内存和I/O设备利用率(3)增加系统吞吐量 2.多道批处理系统的特征:(1)多道性(2)无序性(3)调度性 3.多道批处理系统的优缺点: (1)资源利用率高(2)系统吞吐量大(3)平均周转时间长(4)无交互能力 4.多道批处理系统需要解决的问题: (1)处理机管理问题(2)内存管理问题(3)I/O设备管理问题(4)文件管理问题 (5)作业管理问题 1.2.4分时系统: 分时系统是指,在一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端,同时允许多个用户通过自己的终端,以交互方式使用计算机,共享主机中的资源。 1.分时系统的产生:推动分时系统形成和发展的主要动力,是用户的需求(需要的具体表现:人-机 交互、共享主机、便于用户上机) 2.分时系统实现中的关键问题:(1)及时接收(2)及时处理 3.分时系统的特征:(1)多路性(2)独立性(3)及时性(4)交互性 1.2.5实时系统:

操作系统知识点

操作系统书本知识点 第一章操作系统引论 主要内容 操作系统的目标、作用和模型 操作系统的发展过程 操作系统的基本特征 OS(Operating Systems)的主要功能 OS的结构设计 本章要点 计算机系统结构:了解操作系统的地位 什么是操作系统:3种基本观点 现代操作系统的功能、特性、类型 基本概念:批处理、多道程序、作业、进程、任务、虚拟技术、并发性、异步性 操作系统的作用(1) 作为用户与计算机硬件系统之间的接口 作为计算机系统资源的管理者 处理机管理:分配和控制处理机 存储器管理:分配及回收内存 I/O(Input/Output)设备管理:I/O分配与操作 文件管理:文件存取、共享和保护 监视这些资源 实施某种资源分配策略 分配这种资源 回收这种资源 OS实现了对计算机资源的抽象 操作系统的发展过程 1.2.1无操作系统时的计算机系统 人工操作方式 ?如纸带输入机。 ?特点是用户独占全机及CPU等待人工操作。 脱机I/O方式(图1.3) ?引入I/O机的概念,解决前者的缺点。 ?特点是减少了CPU的空闲时间且提高I/O速度。 单道批处理系统 处理过程(图1.4) ?概念:系统对作业的处理都是成批进行的、且内存中始终只保持一道作业,称为单道批处理系统(simple batch system)。 ?批处理系统的引入是为了提高系统资源的利用率和吞吐量 ?概念:运行控制权 特征 ?自动性、顺序性、单道性 多道批处理系统(1)

优点 ?资源利用率高 ?系统吞吐量大 ?平均周转时间长 ?无交互能力 缺点 ?平均周转时间长、无交互能力 分时系统 分时系统的产生 ?概念:指一台主机上连接了多个带有显示器和键盘的终端,同时允许多个用户共享主机中的资源,各个用户都可通过自己的终端以交互方式使用计算 机。 分时系统在实现中的关键问题 ?及时接收:多终端卡、输入缓冲区 ?及时处理:交互作业应在内存、响应时间应短 分时系统的特征 ?多路性 ?独立性 ?及时性 ?交互性 ?可靠性 类型 ?实时控制 ?实时信息处理 实时系统(2) 实时任务类型 ?按任务执行是否呈现周期性来划分 ?周期性的(联系周期); ?非周期性的(联系开始或完成截止时间) ?根据对截止时间的要求来划分 ?硬实时任务 ?软实时任务 实时、分时的比较 ?多路性:相同 ?独立性:相同 ?及时性:实时系统要求更高 ?交互性:分时系统交互性更强 ?可靠性:实时系统要求更高 思考 试在交互性、及时性和可靠性方面,将分时系统和实时系统进行比较。 操作系统的基本特征(1) 并发性 ?并行是指两或多个事件在同一时刻发生。 ?并发是两或多个事件在同一时间间隔内发生。

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