第6次实验n#(精选.)
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消防设备研究 多变量统计过程控制方法在火灾自动探测中的应用王鹤寿1,2,赵 旭2,郑水波2(1.上海大学控制科学与工程学院,上海200030;2.公安部上海消防研究所,上海200032) 摘 要:针对传统火灾探测方法存在的智能程度低、误报率高等问题,提出将统计过程控制方法应用到火灾自动探测中。
利用多个传感器在火灾情况下数据中的隐含信息,构建了火灾过程的多参数统计监控模型,从而增强了火灾探测的灵敏度和可靠性。
通过模拟实验,证明了该方法的有效性。
关键词:火灾探测;统计过程控制;火灾报警中图分类号:X924,T N215,T P273 文献标志码:A文章编号:1009-0029(2008)04-0261-03火灾自动探测报警要求能够及时准确地探测并报告火情,通过采取有效的措施,确保人身安全和减少经济损失。
常用的火灾探测技术是根据某种单一的火灾探测器所采集的火灾探测信号(如烟浓度、温度等),采用阈值法来判定火情。
由于火灾探测器的灵敏度固定,探测参数单一,环境条件、噪声干扰和一些不可预测因素的影响,使得这种技术误报率较高。
例如,感温火灾探测器对阴燃火不敏感,响应速度慢;光电感烟探测器对燃烧产生的不可见烟或出现明火的黑烟没有响应。
因此,基于多探测器多参数的火灾探测系统受到越来越多的关注。
多探测器的火灾探测系统可以很全面地捕捉火灾信息,但是由于多探测器系统中各参数的多变性以及参数间的耦合性等不确定因素的存在,使得通过建立基于多参数的规范的数学模型进行火灾探测相当困难。
尤其是面对复杂的工业环境和现场,即使建立出复杂的数学模型,其实用性也不会很强,不能很好地解决火灾探测及时性和可靠性问题。
笔者将多变量统计过程监控方法应用到火灾自动探测算法中,只需要利用火灾和非火灾条件下的历史火灾参数信息,建立火灾统计监控模型对火灾进行实时监控。
该方法不仅避免了建立复杂的规范火灾数学模型,而且可以充分利用历史数据中火灾参数信息,提高火灾监控的实时性,避免单一火灾探测器引起的误报和漏报。
2022年四川省达州市中考物理试卷和答案解析一、选择题(本大题10个小题,每小题3分,共30分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项符合题目要求)1.(3分)学习物理对开发大脑有特殊功能,通过物理学习,我们养成了观察、思考和质疑的习惯,下列有关生活中的物理知识说法正确的是()A.电动机是依据电磁感应来工作的B.九年级物理课本长约8cmC.V•A是电功的单位D.家庭电路中,控制各灯具的开关都装在火线上,确保断开开关时灯具上不带电2.(3分)在地球上,生灵之声包含着丰富多彩的情感,天地之声吐露着无穷无尽的秘密,根据所学物理知识,下列说法错误的是()A.交响音乐会中,我们通过音色能分辨出乐器的种类B.声音在真空中的传播速度大于在空气中的传播速度C.火山喷发、雷暴、泥石流等自然灾害,在发生前会先发出次声D.中考期间,学校周边道路禁止鸣笛,这是在声源处减弱噪声3.(3分)清晨,太阳从东方冉冉升起,云缝中射出道道霞光,它让我们的大千世界五彩缤纷,让我们的世界拥有了无穷奥妙。
下列对光的世界的探究中,结论正确的是()A.甲图,通过注入气泡的水球,我们看到太空授课的王亚平成“一正一倒”两个像,其中正立的是虚像,倒立的是实像B.乙图,央视春晚节目舞蹈诗剧《只此青绿》的临水起舞画面中,舞者在舞台上的“倒影”和小孔成像的原理相同C.丙图,光源经凸透镜在光屏上成一清晰的像,此时飞来一只小虫落在凸透镜上,则光屏上光源的像不完整D.丁图,小薇按照图示将眼镜放在蜡烛与凸透镜之间,光屏上清晰的像变模糊,只将光屏靠近凸透镜时,又能在光屏上看到清晰的像,则该眼镜是近视眼镜4.(3分)热学世界真了不起,揭开了隐藏在物质世界深处的秘密,瓦特发明的蒸汽机推动了第一次工业革命……。
下列有关热现象描述正确的是()A.物体吸收热量后内能一定增大,温度一定升高B.不同物质组成的质量相同的物体,放出同样多的热量时,降温较多的物体其物质比热容较大C.柴油机在吸气冲程中吸入汽缸的是柴油和空气的混合物D.登山运动员在高山上用高压锅煮饭,是因为高山上气压小,液体沸点低,米饭不易煮熟5.(3分)物理学的许多概念来自于生产、生活,人们对力的认识也是从日常生活开始的。
2023-2024学年江苏省泰州中学、江都中学、宜兴中学高三物理第一学期期末学业水平测试试题考生请注意:1.答题前请将考场、试室号、座位号、考生号、姓名写在试卷密封线内,不得在试卷上作任何标记。
2.第一部分选择题每小题选出答案后,需将答案写在试卷指定的括号内,第二部分非选择题答案写在试卷题目指定的位置上。
3.考生必须保证答题卡的整洁。
考试结束后,请将本试卷和答题卡一并交回。
一、单项选择题:本题共6小题,每小题4分,共24分。
在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1、如图所示,矩形线圈处在磁感应强度大小为 B 、方向水平向右的匀强磁场中,线圈通过电刷与定值电阻 R 及理想电流表相连接,线圈绕中心轴线OO ' 以恒定的角速度ω 匀速转动,t =0 时刻线圈位于与磁场平行的位置。
已知线圈的匝数为n 、面积为S 、阻值为r 。
则下列说法正确的是( )A .t =0 时刻流过电阻 R 的电流方向向左B .线圈中感应电动势的瞬时表达式为e = nBS ω sin ωtC .线圈转动的过程中,电阻 R 两端的电压为nBS RR rω+D .从 t =0 时刻起,线圈转过 60°时电阻 R 两端的电压为()2nBS RR r ω+ 2、如图,小球甲从A 点水平抛出,同时将小球乙从B 点自由释放,两小球先后经过C 点时速度大小相等,方向夹角为30°,已知B 、C 高度差为h ,两小球质量相等,不计空气阻力,由以上条件可知( )A.小球甲做平抛运动的初速度大小为 B .甲、乙两小球到达C点所用时间之比为C .A ,B 两点高度差为4h D .两小球在C 点时重力的瞬时功率大小相等 3、在杨氏双缝干涉实验中,如果A .用白光作为光源,屏上将呈现黑白相间、间距相等的条纹B .用红光作为光源,屏上将呈现红黑相间、间距不等的条纹C .用红光照射一条狭缝,用紫光照射另一条狭缝,屏上将呈现彩色条纹D .用紫光作为光源,遮住其中一条狭缝,屏上将呈现间距不等的条纹4、常言道,万物生长靠太阳,追根溯源,地球上消耗的能量绝大部分是来自太阳内部持续不断地发生核反应释放出的核能。
高级网络技术实验报告一、实验目的(本次实验所涉及并要求掌握的知识点)实验7.2:HDLC 和PPP 封装①串行链路上的封装概念;②HDLC 封装;③PPP 封装。
实验3.3.2.7:配置PAP 和CHAP 身份验证第 1 部分:检查路由配置第 2 部分:将PPP 配置为封装方法第 3 部分:配置PPP 身份验证二、实验内容与设计思想(设计思路、主要数据结构、主要代码结构)实验7.2:HDLC 和PPP 封装实验3.3.2.7:配置PAP 和CHAP 身份验证三、实验使用环境(本次实验所使用的平台和相关软件)WIN10Cisco Packet Tracer四、实验步骤和调试过程(实验步骤、测试数据设计、测试结果分析)实验7.2:HDLC 和PPP 封装1、配置R1Router>enRouter#conf tRouter(config)#hostname R1Router(config)#int s0/0/0Router(config-if)#ip address 192.103.12.1 255.255.255.0Router(config-if)#no shut2、配置R2Router>enRouter#conf tRouter(config)#hostname R2R2(config)#int s0/0/0R2(config-if)#clock rate 128000R2(config-if)#ip address 192.103.12.2 255.255.255.0 R2(config-if)#no shut3、检查链路连通性和默认封装R1#show interfaces s0/0/0该接口的默认封装为HDLC 封装4、改变串行链路两端的接口封装为PPP 封装并检查R1(config)#int s0/0/0R1(config-if)#encapsulation pppR2(config)#int s0/0/0R2(config-if)#encapsulation pppshow interface s0/0/0该接口的封装为PPP 封装网络层支持IP 和CDP 协议5、实验调试(1)测试R1 和R2 之间串行链路的连通性R1#ping 192.103.12.2可以看出链路两端封装相同,ping测试正常(2)链路两端封装不同协议R1(config)#int s0/0/0R1(config-if)#encapsulation pppR2(config)#int s0/0/0R2(config-if)#encapsulation hdlcR1#show int s0/0/0两端封装不匹配,导致链路故障实验3.3.2.7:配置PAP 和CHAP 身份验证按照实验拓扑连接好线路并配置好路由:Route(config)#hostname R3R3(config)#int s0/0/0R3(config-if)#ip add 10.103.1.2 255.255.255.252R3(config-if)#no shutR3(config-if)#int s0/0/1R3(config-if)#ip add 10.104.2.1 255.255.255.252R3(config-if)#clock rate 64000R3(config-if)#no shutdownR3(config)#int s0/1/0R3(config-if)#ip add 209.103.200.225 255.255.255.252R3(config-if)#no shutR3(config-if)#exR3(config)#router eigrp 1R3(config-router)#network 10.103.1.0 0.0.0.3R3(config-router)#network 10.104.2.0 0.0.0.3R3(config-router)#redistribute static //重分布R3(config-router)#exR3(config-if)#exR3(config)#ip route 209.103.200.0 255.255.255.252 209.103.200.226 //静态路由第 1 部分:检查路由配置第 1 步:查看所有路由器的运行配置。
九年级第一章阶段性测试题一、选择题1.下列工具在使用时属于费力杠杆的是()2.将一本物理书从地面捡起放到课桌上,所做的功大约是()A.0.2 J B.2 J C.20 J D.200 J3.下列生活实例中,力对物体做功的有()图1A .甲和乙B.甲和丙C.乙和丙D.丙和丁4.体重相同的小红和小田从一楼爬到五楼,他们同时出发,小红先到,小田后到.此过程中()A.小红做功多B.小田做功多C.小红的功率大D.小田的功率大图25.如图K13-2所示,物理兴趣小组分别用甲、乙两个滑轮组匀速提起质量相同的物体,不计绳重及摩擦.若每个滑轮质量相同,对比两个滑轮组,下列说法正确的是()A.甲更省力,甲机械效率大B.乙更省力,机械效率一样大C.乙更省力,乙机械效率大D.甲更省力,机械效率一样大6. 利用如图所示的滑轮,在粗糙水平面上匀速拉动物体,下列叙述正确的是()A. 重力做的功是有用功B. 拉力F1做的功是额外功C. 绳子自由端的拉力F做的功是总功D. 该滑轮的机械效率可能等于100%第6题图7.如图,在探究杠杆平衡条件的实验中,杠杆处于水平平衡状态.若在杠杆两端的钩码上分别加挂一个完全相同的钩码,则()A. 杠杆不能水平平衡,左端上升B. 杠杆不能水平平衡,右端上升C. 杠杆仍能处于水平平衡状态D. 以上说法都不正确第7题图8.用一个动滑轮和一个定滑轮先后组成如图甲、乙所示的滑轮组,分别用它们将同一重物匀速提升相同的高度(忽略绳重和摩擦).下列说法正确的是()A. 甲滑轮组提起物体的力大B. 甲滑轮组提起物体做的有用功多C. 甲滑轮组提起物体做的总功少D. 甲滑轮组的机械效率高9. (2016来宾11题)如图,用一个重为2 N的动滑轮,把G 物=12 N的物体在2 s内匀速提升0.2 m(不考虑绳子的重力和摩擦),则()A. 绳子的拉力F=6 NB. 绳子自由端移动速度v=0.1 m/sC. 有用功W有=2.8 JD. 动滑轮的机械效率η=85.7%第9题图第10题图10.(多选)建筑工地上需要将6块相同的砖从地面运送到楼顶,工人师傅利用如图所示的装置分三次运送,第一次运1块,第二次运2块,第三次运3块,每次运送时,砖都匀速上升,绳重及摩擦均忽略不计,这三次拉力依次为F1、F2、F3,效率为η1,η2,η3,则()A. F1+F2=F3B. F1+F2>F3C. η1+η2=η3D. η1<η2<η3二、填空题11. 生活和生产实践中的许多现象都与我们所学的物理知识有关.第11题图小明通过仔细观察,发现简单机械在生活中有很多应用,如指甲剪、剪刀、钥匙等.将如图所示的钥匙插入锁孔转动开锁时,钥匙相当于一个________(选填“杠杆”、“滑轮”或“轮轴”),属于________(选填“省力”或“费力”)机械.12. 简单机械在我们的生活中应用广泛.请回答下列有关简单机械的问题:(1)如图甲,物体处于静止状态,物体的重力是________N(不计摩擦及滑轮和绳子的自重).(2)如图乙是一把剪刀,在使用过程中要达到相对省力的效果,则被剪物体应放在________点(选填字母“A”或“B”).第12题图第13题图13. 搬运砖头的独轮车,车厢和砖头所受的总重力G=1 400 N, 独轮车有关尺寸如图所示.该独轮车是一个______杠杆,动力F=________.为了更省力,工人师傅可以采取的措施是____________________(写出一条即可).14. (2016成都A卷18题)如图所示,古代士兵常用定滑轮把护城河上的吊桥拉起.使用定滑轮可以______________(选填“省力”、“省距离”或“改变动力方向”);吊桥可以看作杠杆,绳子对它的拉力是动力,吊桥的重力是阻力,在拉起吊桥的过程中,阻力臂大小________(选填“变大”、“变小”或“不变”).第14题图第15题图15.如图所示,由不同物质制成的甲和乙两种实心球的体积相等,此时杠杆平衡(杠杆自重、挂盘和细线的质量忽略不计),则杠杆左右两边的力臂之比为________,1个甲球和1个乙球的质量之比为________,甲球和乙球的密度之比为________.16. (2016菏泽15题)某学习小组利用如图所示的装置测定滑轮的机械效率.将两个相同的钩码提升相同的高度,则________的机械效率较高,主要原因是:________________.第16题图第17题图17.如图斜面长6 m,高1.5 m,工人用沿斜面向上500 N的力,以1.5 m/s的速度把重1 600 N的箱子匀速推到车上,则推力的功率是________W,该斜面机械效率是________%.18. (2016玉林20题)如图所示,用F=50 N的力通过滑轮组水平重力为80 N的物体,使其向左匀速运动,在这过程中拉力F做功为40 J,已知物体受到水平地面的摩擦力为60 N,则物体运动的距离为________ m,该滑轮组的机械效率为________(忽略绳子和动滑轮的重力).第18题图第19题图19. (2016重庆B卷12题)如图所示的滑轮组(不计绳重及摩擦),工人师傅用40 N的拉力将质量为5 kg、底面积为1 600 cm2的空吊篮A匀速提升到二楼平台,此滑轮组的机械效率为______%;若静止在二楼平台的吊篮里装了1 020 N的砖块,绳子B和C能承受的最大拉力分别为1 000 N和600 N,当质量为50 kg的工人师傅拉绳子C时,吊篮对二楼平台的最小压强为________Pa.第20题图20. (2016长春16题)如图所示,分别利用甲、乙两个不同的滑轮组竖直匀速提升A、B两个物体,使它们均升高0.2 m,测得A、B所受重力为G A=4.5 N,G B=9 N.甲滑轮组中弹簧测力计的示数F A=2 N.则甲滑轮组的机械效率为________.若两滑轮组的机械效率相同,则乙滑轮组中弹簧测力计的示数F B=________N(不计绳重和摩擦).三、做图题21.如图所示一轻质杠杆AC可绕支点O自由转动在B点挂一重为G的物体.为使杠杆在水平位置保持平衡,画出施加在杠杆上最小力F的示意图.第21题图22.如图所示有一个杠杆AOB可绕O点自由转动A端吊着一个物体.请画出使杠杆在图示位置静止时最小力F的示意图及其力臂.第22题图四、实验题23.在“探究杠杆平衡条件的实验”中:第23题图(1)如图甲所示,实验前,杠杆左端下沉,则应将左端的平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡,目的是便于测量________.(2)如图乙所示,杠杆上的刻度均匀,在A点挂4个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在B点挂____个相同的钩码;当杠杆平衡后,将A、B两点下方所挂的钩码同时朝远离支点O方向移动一个小格,则杠杆________(选填“能”或“不能”)在水平位置保持平衡.(3)如图丙所示,若不在B点挂钩码,改用弹簧测力计在B点向下拉杠杆,使杠杆仍在水平位置平衡,当测力计从a位置转到b位置时,其示数大小将________.(4)如图丁所示,已知每个钩码重0.5 N,杠杆上每小格长度为2 cm,当弹簧测力计在C点斜向上拉(与水平方向成30°角)杠杆,使杠杆在水平位置平衡时,拉力F的力臂大小为________cm,弹簧测力计示数的大小为________N.24实验序号控制因素钩码重G/N绳端拉力F/N机械效率η①较小提升速度10 4.2 79.4%②中等提升速度10 4.2 79.4%③较大提升速度10 4.2 79.4%④相同的提升10 4.2 79.4%⑤15 5.9 84.7%⑥20 7.5速度(1)(2)实验1、2、3探究的是_________对滑轮组机械效率的影响.获得的结论是:_____________________________________________________________.(3)实验4、5、6探究的是____________________对滑轮组机械效率的影响.获得的结论是:___________________________________________________________.(4)不考虑绳重及绳与滑轮间的摩擦,动滑轮受到的重力是________N.实验序号钩码质量/g钩码上升的高度/m弹簧测力计示数/N弹簧测力计移动的距离/m①100 0.1 0.5 0.3②200 0.1 0.9 0.3(1)所用滑轮组中动滑轮的最少个数为_________个.(2)实验中弹簧测力计应________________________________运动.(3)实验中钩码上升的高度和弹簧测力计移动的距离可以不测量,原因是_________,此时测滑轮组机械效率可表示为________________________________.(4)第二次实验得出的机械效率的大小为η2=__________.(g=10 N/kg)(5)比较实验1和实验2可得正确结论:使用同一滑轮组,___________,可以提高滑轮组的机械效率.五、综合题24.如图所示,工人师傅用一个定滑轮和动滑轮组成滑轮组,把重为500N的箱子匀速提升5m,动滑轮的质量为8kg,不计绳重和摩擦,取g=10N/kg.(1)在图中用笔画线代替细绳组装滑轮组.(2)在向上提升箱子的过程中,人对绳子的拉力为多大?(3)在向上提升箱子的过程中,滑轮组的机械效率为多少?25.如图所示,是海事船拖带失事渔船的机械示意图.利用滑轮组拉着渔船沿水平面以5 m/s的速度匀速前进,弹簧测力计的读数为40 N,每只滑轮重10 N,绳与滑轮间的摩擦不计.推算:(1)拉力F的大小和滑轮组的机械效率.(2)2 min内拉力F做的功及有用功的功率.26.某工人使用如图所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体A,拉力的功率随时间的变化如图乙所示,已知动滑轮的重力为60N,物体匀速上升的速度始终为1m/s(不计绳重、摩擦及阻力,ρ水=1×103kg/m3,g=10 N/kg).求:(1)物体浸没在水中时受到的浮力;(2)物体的密度;(3)物体浸没在水中时滑轮组的机械效率.27.如图所示,质量为72 kg的人用滑轮组提升重物,把质量为30 kg的物体匀速提升了2 m,用时12 s,拉力为120 N,他与地面接触的总面积为0.04 m2,请解答下列问题.(不计绳重和轮与轴之间的摩擦,g取10 N/kg)(1)当物体匀速上升时,人对地面的压力____________(选填“大于”、“小于”或“等于”)人的重力,此时人对地面的压强是多大?(2)求匀速提升该重物时滑轮组的机械效率.(3)若用此滑轮组在相同时间内,把质量为45 kg的物体匀速提高相同高度,拉力的功率是多大?28.修盘山公路时,常用轨道将建材由坡底送往坡顶(轨道可视为斜面).(1)如图所示,将建材由轨道底部送往顶部有甲、乙两种方法,其中比较省力的是______________,机械效率较高的是______________.第28题图(2)某次施工中采取乙方法,将重为3 000 N的货物沿长36 m、高10 m的轨道,以1.2 m/s的速度从坡底匀速运至坡顶.钢绳的拉力为650 N.①将货物运送到坡顶所用的时间是多少?②钢绳自由端移动的路程是多少?拉力的功率是多大?③整个装置的机械效率是多大?(3)提出一条提高该装置机械效率的建议:_______________________________________________________ _________________.。
第六单元浮力(2)1.[2022·江西]如图所示,在家庭小实验中,某同学想让沉底的鸡蛋漂浮在水面上,下列操作可行的是()第1题图A.向杯子中加盐B.向杯子中加水C.倒出少量的水D.轻轻摇晃杯子2.[2022·舟山]学习了物体的浮沉条件后,小舟做了如下实验:在两个薄气球中加满温水,扎紧后剪去多余部分,分别浸没于盛有冷水与热水的玻璃杯中(如图所示)。
若不计气球自重,放手后两气球的运动情况是()第2题图A.冷水、热水中都下沉B.冷水中下沉,热水中上升C.冷水、热水中都上升D.冷水中上升,热水中下沉3.[2022·临沂]我国自主研制的亚洲第一深水导管架“海基一号”质量为3万吨,于2022年3月15日被顺利装上驳船运往珠江口盆地海域。
驳船因载有“海基一号”而多排开海水的质量()A.等于3万吨B.大于3万吨C.小于3万吨D.都有可能4.[2021·山西]如图所示是某学习小组制作的潜水艇模型,通过胶管向烧瓶中吸气或吹气,就可使烧瓶下沉或上浮。
若从烧瓶中吸气,使其从如图所示的位置下沉(胶管在水中的体积忽略不计)。
下列分析正确的是()第4题图A.“潜水艇”所受的浮力逐渐变小B.“潜水艇”排开水的重力保持不变C.“潜水艇”顶部受到水的压强保持不变D.“潜水艇”是通过改变浮力的大小来实现下沉的5.[2022·宁波]2022年4月28日,“巅峰使命”珠峰科考全面启动。
5月15日凌晨1点26分,中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4300m的科考营地顺利升空,4点40分达到海拔9032m,超过珠峰8848.86m的高度,创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录(g取10N/kg)。
第5题图(1)该浮空艇总质量约2625kg,它受到重力的大小约为N。
(2)已知海拔4300m处的空气密度约为0.8kg/m3。
如图所示,该浮空艇在营地升空前体积达9060m3,此时浮空艇受到的浮力大小约为N。
1、实验题目体操比赛计算选手成绩的办法是去掉一个最高分和一个最低分再计算平均分,而学校考察一个班级的某科目的考试情况时,是计算全班学生的平均成绩。
Gymnastics 类和School 类都实现了ComputerAverage接口,但实现方式不同。
2、程序代码interface ComputerAverage{public double average(double x[]);}class Gymnastics implements ComputerAverage{public double average(double x[]){int count=;double aver=0,temp=0;for(int i=0;i<count;i++){for(int j=i;j<count;j++){if(x[j]<x[i]){temp=x[i];x[i]=x[j];x[j]=temp;}}}for(int i=1;i<count-1;i++){aver=aver+x[i];}if(count>2)aver=aver/(count-2);elseaver=0;return aver;}}class School implements ComputerAverage{public double average(double x[]){int count=;double aver=0;for(int i=0;i<count;i++){aver=aver+x[i];}if(count>0)aver=aver/count;return aver;}}public class Estimator {public static void main(String args[]){double a[]={,,,,,,};double b[]={89,56,78,90,100,77,56,45,36,79,98};ComputerAverage computer;computer=new Gymnastics();double result=(a);//computer调用average(double x[])方法,将数组a 传递给参数x"%n");"体操选手最后得分:%\n",result);computer=new School();result=(b);//computer调用average(double x[])方法,将数组b传递给参数x"班级考试平均分数:%\n",result);}}3、实验结果4、实验分析一个类可以实现多个接口,类通过使用关键字implements声明自己实现一个或多个接口,如果一个非抽象类实现了某个接口,那么这个类必须重写该接口的所有方法。
请注意:1)本次实验报告在下周六晚上12点前提交,晚交超过72小时者将酌情扣分2)小组长请随时掌握本组成员实验完成情况,并认真为其打分3)各位小组长请在实验完成时示意老师过去检查(下课前15分钟)实验二常用页面置换算法模拟实验1.实验目的通过模拟实现请求页式存储管理的几种基本页面置换算法,了解虚拟存储技术的特点,掌握虚拟存储请求页式存储管理中几种基本页面置换算法的基本思想和实现过程,并比较它们的效率;操作系统的发展使得系统完成了大部分的内存管理工作,对于程序员而言,这些内存管理的过程是完全透明的。
因此程序员从不关心系统如何为自己分配内存,而且永远认为系统可以分配给程序所需要的内存。
在开发程序时,程序员真正需要做的就是:申请内存、使用内存、释放内存。
该实验就是帮助读者更好地理解从程序员的角度应如何使用内存。
2.实验要求:1)要求用你熟悉的程序设计语言编写和调试一个页面置换模拟程序;要求在主函数中测试。
2)实验报告中必须包括:设计思想、数据定义(包括详细说明)、处理流程(详细算法描述和算法流程图)、源代码、运行结果、体会等部分。
3)必须模拟本实验内容中提到的算法中的至少2种页面置换算法。
4)比较不同页面置换算法的效率3.实验内容编写一个程序,使用以下页面置换算法中的某2种分别模拟一个分页系统。
1、第二次机会算法(Second Chance)2、最近最少使用算法(Least Recently Used,LRU )3、最不常用算法(Not Frequently Used,NFU)4、最近未使用算法(Not Recently Used ,NRU)5、时钟页面置换算法6、老化算法(aging)页框的数量是参数,页面访问序列是随机产生的指令序列(也可以从文件中读入)。
对于一个已定的指令序列,列出1000次内存访问中发生缺页中断的数目,它是可用页框数的函数【需要显示各种算法在不同用户内存页框数[4至32]情况下的缺页中断数目】4.实验预读若指令为随机序列,则首先用srand( )和rand( )函数定义和产生指令序列,然后将指令序列变换成相应的页地址流,并针对不同的算法统计出相应的缺页中断数目(1)通过随机数产生一个指令序列,共320条指令。
指令的地址按下述原则生成:A:50%的指令是顺序执行的B:25%的指令是均匀分布在前地址部分C:25%的指令是均匀分布在后地址部分具体的实施方法是:A:在[0,319]的指令地址之间随机选取一起点mB:顺序执行一条指令,即执行地址为m+1的指令C:在前地址[0,m-1]中随机选取一条指令并执行,该指令的地址为m’D:顺序执行一条指令,其地址为m’+1E:在后地址[m+2,319]中随机选取一条指令并执行F:重复步骤A-E,直到320条指令执行结束(2)将指令序列变换为页地址流(同样适应于指令从文件中读入)假设:页面大小为1K;用户内存容量4页到32页;用户虚存容量为32K。
在用户虚存中,按每K存放10条指令排列虚存地址,即320条指令在虚存中的存放方式为:第0 条-第9 条指令为第0页(对应虚存地址为[0,9])第10条-第19条指令为第1页(对应虚存地址为[10,19])………………………………第310条-第319条指令为第31页(对应虚存地址为[310,319])按以上方式,用户指令可组成32页。
5. 实验理论参考1)虚拟存储系统UNIX中,为了提高内存利用率,提供了内外存进程交换(Swapping)机制;内存空间的分配和回收均以页为单位进行;一个进程只需将其一部分(段或页)调入内存便可运行;还支持请求调页的存储管理方式。
当进程在运行中需要访问某部分程序和数据时,发现其所在页面不在内存,就立即提出请求(向CPU发出缺中断),由系统将其所需页面调入内存。
这种页面调入方式叫请求调页。
为实现请求调页,核心配置了数据结构:页表[页框号、访问位、修改位、有效位、保护位等]。
2)页面置换算法当CPU接收到缺页中断信号,中断处理程序先保存现场,分析中断原因,转入缺页中断处理程序。
该程序通过查找页表,得到该页所在外存的物理块号[number of page frame 页框号]。
如果此时内存未满,能容纳新页,则启动磁盘I/O将所缺之页调入内存,然后修改页表。
如果内存已满,则须按某种置换算法从内存中选出一页准备换出,是否重新写盘由页表的修改位决定,然后将缺页调入,修改页表。
利用修改后的页表,去形成所要访问数据的物理地址,再去访问内存数据。
整个页面的调入过程对用户是透明的。
1.FIFO算法原理简述(1)在分配内存页面数(AP)小天进程页面数(PP)时,当然是最先运行的AP个页面放入内存;(2)这时又需要处理新的页面,则将原来放的内存中的AP个页中最先进入的调出(FIFO),再将新页面放入;(3)以后如果再有新页面需要调入,则都按上述规则进行。
(4)算法特点:所使用的内存页面构成一个队列。
●图表描述假设某个进程在硬盘上被划分成5个页面(PP=5),以1、2、3、4、5分别表示,CPU 调用它们的顺序(这应该取决于进程本身)为:1、4、2、5、3、3、2、4、2、5,如果内存可以控制的页面数为3(AP=3),那么在使用FIFO算法时,这3个页面的内存使用情况应该如图5所示。
图5不难看出,本例共换入页面8次,若用变量diseffect表示页面换入次数,则diseffect=8。
●算法实现提示要得到命中率,必然应该有一个常量total_instruction来记录页面总共使用的次数,此外还需要一个变量记录总共换入页面的次数diseffect(需要换出页面总是因为缺页中断而产生)。
利用公式1-diseffect / total_instruction*100% 可以得到命中率。
(1)初始化。
设置两个数组page[ap]和pagecontrol[pp]分别表示进程页面数和内存分配的页面数,并产生一个随机数序列main[total_instruction](这个序列由page[ap]的下标随机构成)表示待处理的进程页面顺序,diseffect置0。
(2)看main[]中是否有下一个元素,若有,就由main[]中获取该页面下标,并转(3),如果没有则转(7)。
(3)如果该页已在内存中,就转(2),否则转(4),同时未命中的diseffect加1。
(4)观察pagecontrol是否占满,如果占满则须将使用队列(在第(6)步中建立的)中最先进入的(就是队列的第一个单元)pagecontrol单元“清干净”,同时将page[]单元置为“不在内存中”。
(5)将该page[]与pagecontrol[]建立对应关系(可以改变pagecontrol[]的标志位,也可以采用指针链接,总之至少要使对应的pagecontrol单元包含两个信息:一是它被使用了,二是哪个page[]单元使用的。
page[]单元也包含两个信息:对应的pagecontrol单元号和本page[]单元已在内存中)。
(6)将用到的pagecontrol置入使用队列(这里的队列是一种FIFO的数据结构),返回(2)。
(7)显示计算1-diseffect / total_instruction*100%,完成。
2.LRU算法●原理简述(1)当内存分配页面数(AP)小于进程页面数(PP)时,把最先执行的AP个页面放入内存。
(2)当需调页面进入内存,而当前分配的内存页面全部不空闲时,选择将其中最长时间没有用到的那一页调出,以空出内存来放置新调入的页面(LRU)。
(3)算法特点:每个页面都有属性来表示有多长时间未被CPU使用的信息。
●图表描述这里采用的例子和前面的一样。
假设某个进程在硬盘上被划分成5个页面(PP=5),以1、2、3、4、5分别表示,CPU调用它们的顺序(这应该取决于进程本身)为:1、4、2、5、3、3、2、4、2、5,而内存可以控制的页面数为3(AP=3),那么在使用LRU算法时,这三个页面的内存使用情况应该如图6所示。
不难看出,本例共换入页面7次,若用变量diseffect表示页面换入次数,则diseffect=7。
图6●算法实现提示与前述算法一样,只有先得到diseffect才能获得最终的命中率。
(1)初始化。
设置两个数组page[ap]和pagecontrol[pp]分别表示进程页面数和内存分配的页面数,并产生一个随机数序列main[total_instruction](这个序列由page[ap]的下标随机构成)表示待处理的进程页面顺序,diseffect置0。
(2)看序列main[]中是否有下一个元素,如果有,就由main[]中获取该页面下标,并转(3),如果没有则转(6)。
(3)如果该page[]单元在内存中便改变页面属性,使它保留“最近使用”的信息,转(2),否则转(4),同时diseffect加1。
(4)看是否有空闲页面,如果有,就返回页面指针,并转到(5),否则,在内存页面中找出最长时间没有使用到的页面,将其“清干净”,并返回该页面指针。
(5)在需处理的page[]与(4)中得到的pagecontrol[]之间建立联系,同时让对应的page[]单元保存“最新使用”的信息,转(2)。
(6)如果序列处理完成,就输出计算1-diseffect / total_instruction*100%的结果,完成。
3.NUR算法●原理简述所谓“最近未使用”,首先是要对“近”做一个界定,比如CLEAR_PERIOD=50,便是指在CPU最近的50次进程页面处理工作中,都没有处理到的页面。
那么可能会有以下几种情况:(1)如果这样的页面只有一个,就将其换出,放入需要处理的新页面。
(2)如果有这样的页面不止一个,就在这些页面中任取一个换出(可以是下标最小的或者最小的),放入需要处理的页面。
(3)如果没有一个这样的页面,就随意换出一个页面(可以是下标最小的或者最大的)。
算法特点:有一个循环周期,每到达这个周期,所有页面存放是否被CPU处理的信息的属性均被置于初始态(没有被访问)。
●图表描述还是用前面的例子,某进程在硬盘上被划分为5个页面,用1、2、3、4、5表示,而处理及处理它们的顺序为:1、4、2、5、3、3、2、4、2、5,而内存可以控制的页面数为3(AP=3),CLEAR_PERIOD取5;在循环周期内,如果所有内存页面均被CPU处理或者有多个页面未被CPU处理,取页码最小的页面换出。
算法实现过程如下图:图7显示页面交换共6次,disaffect=6。
●算法实现提示(1)初始化。
设置两个数组page[ap]和pagecontrol[pp]分别表示进程页面数和内存分配的页面数,并产生一个的随机数序列main[total_instruction](当然这个序列由page[]德下标随机构成)表示待处理的进程页面顺序,diseffect置0,设定循环周期CLEAR_PERIOD。