2335自考《网络操作系统》最完整的学习笔记

第一章网络操作系统引论

1. ①操作系统的定义：操作系统是控制和管理计算机系统的硬件和软件资源、合理地组织工作流程以及方便用户的程序集合。

②现代操作系统的基本特征：1、并发性2、共享性3、虚拟性4、不确定性

2. 操作系统在计算机系统中处于何种地位：是硬件层的第一次扩充，是计算机系统软件的重要组成部分。计算机系统的层次结构：硬件层-操作系统层-语言处理程序层-应用程序层。操作系统的作用：提高计算机系统的效率，增强系统的处理能力，充分发挥系统资源的利用率，方便用户使用。

3. 多道程序设计的硬件基础：①中断系统②通道技术③CPU与通道的通信

4. ①多道程序设计的基本原理：多道程序设计的主要目的是充分利用系统中所有资源且尽可能地让它们并行操作。采用通道技术后使CPU从繁琐的I/O操作中解放出来，它不仅能实现CPU与通道并行工作，而且也能实现通道与通道之间、各通道与外设之间的并行。

②多道程序设计的主要特点：①多道②宏观上并行③微观上串行。

5. 实现多道程序设计要解决的几个问题：①存储保护和地址重定位。（几道程序共享同一主存）②处理机的管理和调度。（共享同一处理机）③资源的管理与分配。（共享系统资源）

6. 虚拟处理机：逻辑上的处理机称为虚拟处理机。虚拟计算机：在一台计算机上配置操作系统后，比原来的计算机的功能增强了。这种是概念上的、逻辑上的计算机，而不是真正的物理计算机，这样的计算机称为虚拟计算机。

7. 处理机的运行现场：就是指处理机在执行程序过程中任一时刻的状态信息的集合。处理机运行现场包括的内容：①指令计数器（程序计数器）②程序状态寄存器③通用寄存器④特殊控制寄存器。处理机的运行状态有两种：核心态（00）和用户态（11）。程序分为系统程序和用户程序。程序状态分为三种：①就绪②运行③阻塞。程序状态的作用：程序状态可以互相转换，便于处理机按照某种规则进行调度。

8. 访管指令、特权指令、系统调用之间的区别和联系：

9. ①系统调用：用户在程序中能用访管指令调用的，由操作系统提供的子功能集合，其中每一个子功能称为一个系统调用命令。

②用户程序使用系统调用后，为什么能从算态进入管态，返回用户程序后又从管态回到算态（系统调用的实现原理）：系统调用中的访管指令的地址码可作为系统调用的功能号，它对应一个操作系统为用户提供的子功能或函数。当用户程序需要调用系统功能时，就在其程序的适当位置安排一条系统调用命令，当执行到该指令时便产生访管中断，中断的硬件装置开始响应中断，保存原来的PSW到内存的固定单元，再从内存的另一个固定单元中取出新的PSW送入PSW寄存器。由于新PSW中已事先设置了系统状态为管态，从而使处理机进入管态，在管态下执行中断处理程序。由于在管态下可以使用特权指令，所以用户要求操作系统提供的服务就很容易地被完成。中断处理程序结束后，通过恢复旧的PSW到PSW寄存器，于是又可返回到被中断的用户程序，即从管态又回到算态。

10. UNIX的系统调用的两种方式：①直接系统调用②间接系统调用。它们各是怎样处理：

①直接系统调用除可使寄存器传递参数外，其它参数都跟在trap指令的后面②间接系统调用跟随trap指令的是一个指向程序数据区的指针。该程序数据区内有一个直接系统调用trap 指令，其后跟以除r0外的参数。

11. ①分时：两个或两个以上的事件按时间划分轮流地使用计算机系统中的某一资源。

②分时系统（又称交互作用系统）：在一个系统中，如果多个用户通过自己的终端分时地使用同一个计算机，这样的系统就称为分时系统，其上的操作系统统称为分时操作系统。UNIX

属分时系统。

③分时系统的特点：①同时性（可同时操作，共同使用该系统）②独立性（独占感）③及时性（及时响应）④交互性（人机对话）。

调进/调出是实现分时系统的一种主要方式（分时系统实现原理）。（多流调进调出方式）

12. 实时系统分为两类：①实时控制系统（导弹发射）②实时处理系统（预订飞机票）。

设计实时系统要考虑的问题：①实时时钟管理（实时任务、延迟任务）②连续人机对话

③过载的防护（任务的随机性）④高可靠性和保证（故障引起的严重后果）。

13. 分布式计算机系统：是一个由多台计算机组成的系统，在用户看来，他所拥有的计算机是一台单独的计算机，而这台计算机是一台功能扩大了的虚拟机。分布式系统的三个基本功能：①通信②资源共享③并行计算。分布式系统最为突出的特点是透明性。

分布式计算机系统具有以下主要特点：

①任意两台计算机之间可以利用通信交换信息。②各计算机具有相对的自主性或自治性。

③具有透明性④具有整体性或协同性。⑤具有坚定性。（任一台故障不会使系统瘫痪。）

分布式计算机系统与集中式计算机系统的主要区别：

①利用消息传递进行通信（没有共享存储器）

②系统中各台计算机是自治的（没有主从之分，没有分级控制，没有公用时钟）

③透明性（系统中所有资源为所有用户共享，用户无需知道资源位于何处）

④协同性（可相互协作完成任务或作业，可实现并行计算。）

14. 分布式系统对资源的管理与集中式系统有何不同？

答：分布式系统对资源的管理采用一类资源有多个管理者的分布式管理方式。分布式管理方式又可分为集中分布管理和完全分布管理两种方式。集中式系统对资源的管理采用一个管理者的方式。

15. 在分布式系统中建立逻辑时钟的原因：在分布式系统中，由于没有共享存储器和公用时钟，虽然在分布式系统中每台计算机都有自己的时钟，尽管每个时钟工作得都非常稳定，但并不能保证它们的频率完全相同。为了实现分布式系统中进程同步，需要给系统中的每个事件指定一个时间值，即打上时间戳，用这一方法来确定系统全局的事件顺序。

在对分布式系统中的所有事件赋予时间戳时应满足的条件是：

①在同一节点上，若A→B，则C（A）

②若A和B分别是发送消息和接收消息的两个事件，则C（A）

③对任何事件A和B，必定C（A）≠C（B）。

16. 举例说明：对任何事件A和B，如果C（A）

答：设有相互通信的两个进程P1和P2，它们是位于两个节点机上的进程。假定P1发一消息给P2，称为事件B，且C（B）=200，而P2接收该消息，称为事件A，且C（A）=195.（因为P2的处理机比P1的处理机慢，所以P2的逻辑时钟信号也比P1的慢。）在这种情况下，C（A）

17. 紧耦合与松耦合多处理机系统有何区别？

答：主要区别在于有无共享存储器。①紧耦合多处理机系统有共享存储器，所以也称其为共享存储结构多处理机系统。

②松耦合处理机系统中没有共享存储器，每台处理机都有一个容量较大的局部存储器，所以也称其为分布存储结构多处理机系统。

18. 网络操作系统：就是在计算机网络系统中，管理一台或多台主机的硬软件资源，支持网络通信，提供网络服务的软件集合。

通用操作系统的基本功能：①处理机（进程）管理②存储管理③文件管理④设备管理。网络操作系统还具有的主要功能：①实现网络中各点机之间的通信。②实现网络中的资源共

享③提供多种网络服务（硬盘共享；打印机共享；提供电文、语音、图像的加密和传输；文件的传递、存取和管理；作业的传输和操作服务）④提供网络用户的应用程序接口。

网络操作系统的主要特点：①复杂性（管理全网资源；机间通信与同步；网络文件管理）②并行性（多处理机实现真正并行）③节点机间的通信与同步（OSI/RM的七层协议中第四层（传输层）到第七层（应用层）进入了网络操作系统的领域，低三层（N、D、P）M则提供了网络传输的支持）④安全性（表现：网络操作的安全性，系统规定不同用户有不同的权限（系统管理员、高级用户、一般用户）；用户身份验证；资源的存储控制；网络传输的安全。）

19. 在多处理机系统中①加速比定义：它表示一个作业在单机上的执行时间与花在多处理机上执行时间的比值。公式：SP=ET1/ET2 其中SP为作业J的加速比，ET1为作业J在单机上的执行时间，ET2为作业J在多处理机上的执行时间。作业J的加速比不能超过处理机数P，即0≤Sp≤P .②处理机利用率的定义：它表示P台处理机实际执行时间（扣除空闲时间）与P台处理机被占用时间（空闲时间与P台处理机执行时间之和）的比值。0≤Up≤1 .

20. 多处理机系统中的通信方式：①基于共享变量的通信方式（主要适用于紧耦合多处理机）②基于消息传递的通信方式（主要适用于松耦合多处理机）

21. 中断的分类：①I/O中断②程序中断③硬件故障中断④外中断⑤访管中断

（其中①④称为中断，②③⑤称为"陷入"，又称捕俘。）

22. 计算机安全级从D级（最不严格）到A级（最严格）。Windows当前支持C2安全级。

23. UNIX强内核；Windows NT微内核。

第二章网络操作系统的结构

1. 信息处理的基本模式：①对等模式②客户/服务器模式。

2. 网络操作系统结构设计的主要模式：①客户/服务器模式②对象模式③对称多处理模式

3. 客户/服务器模式的网络操作系统的结构组成：①客户机（工作站）操作系统②服务器操作系统。

4. 网络操作系统为用户提供的两类接口：①命令接口②编程接口。

5. 网络操作系统可分为四个层次：①硬件②内核③Shell（外壳）④应用程序

6. 操作系统从内部结构来分析，包括两部分：①内核②核外部分。

7. UNIX的内核可分为两部分：①进程控制子系统（包括进程控制、调度与通信以及存储的管理）②文件子系统

8. 内核功能：①进程、线程及其管理②存储管理③I/O管理④文件系统。

9. 内核的组织形式：①强内核②微内核

10. 微内核几乎不做任何工作，仅提供以下四种服务：

①进程间通信机制②某些存储管理③有限的低级进程管理和调度④低级I/O.微内核的基本思想是良好的结构化、模块化、最小的公共服务。它提供最基本、最必要的服务。

11. 微内核结构与强内核结构相比具有如下优点：①灵活性②开放性③可扩充性

12. UNIX 是一个强内核的操作系统。Windows NT 微内核与客户/服务器模式结构的操作系统。

13. 微内核提供以下服务：①进程间通信机制②某些存储管理③有限的低级进程管理和调度④低级I/O.（微内核结构的操作系统是服务器化的操作系统）

14. 微内核的基本思想是良好的结构化、模块化，最小的公共服务。

15. 进程的组成：①程序②数据集合③进程控制块。

16. 进程必要的调度状态：①运行状态②就绪状态③阻塞状态其它：挂起状态；活跃状态。

17. 进程控制原语：①创建原语②撤销原语③挂起原语④激活原语⑤阻塞原语⑥唤醒原语

18. 进程调度方式：①抢占式②非抢占式

19. 进程调度算法：①静态优先级算法②动态优先级算法③时间片轮转法

20. 线程的四个基本成分：①一个唯一的线程标识符②一组处理机状态寄存器③分别在核心态和用户态下使用的两个栈④一个私用存储区。

21. 线程的状态：①就绪状态②备用状态③运行状态④等待状态⑤转换状态⑥终止状态。

22. 存储管理的研究课题：①地址再定位问题②存储分配问题③存储保护问题④存储扩充问题

23. 存储管理方案：①单一连续分配②分区分配③分页存储管理④请求分页存储管理⑤分段存储管理⑥段页式存储管理。

24. 地址变换机构：①页面变换表PMT②联想存储器。

25. 页面置换算法：①先进先出算法FIFO ②最近最久未用的置换算法LRU ③LRU近似算法。

26. 文件管理系统的基本功能：①文件的结构及存取方法（逻辑结构：记录式文件；无结构流式文件。物理结构：连续结构；串联结构；索引结构。存取方法：顺序存取法；直接存取法。）②文件的目录机构及有关处理（树型目录结构）③文件存储空间的管理（空白文件目录；空白块链；文件位图。）④文件的共享和保护⑤文件的操作和使用。

27. 设备管理目标：①用户使用设备的方便性②设备工作的并行性③设备分配的均衡性④独立性（与设备无关性）

28. 设备管理基本功能：①动态地掌握并记录设备的状态②为满足进程对I/O的请求，按照设备的类型和系统中所采用的分配算法，决定把某一I/O设备分配给要求设备的进程③完成实际的I/O操作。

29. 设备的数据结构：①设备控制块UCB②控制器控制块CUCB③通道控制块CCB④系统设备表SDT.

30. I/O调度程序的主要功能：为满足进程的I/O请求，决定设备（以及相应的控制器和通道）的分配策略。

31. I/O调度程序的调度算法：①先来先服务②优先级高者优先算法（不能采取时间片轮转法）

32. 设备分配的实施：①分配设备②分配控制器③分配通道。

33. 磁盘的驱动调度：①移臂调度②旋转调度

34. 移臂调度算法：①FCFS②SSTF③SCAN④电梯调度算法。

35. 文件系统组成：①与文件管理有关的软件②被管理的文件③实施文件管理所需的数据结构。

作业：

1. 在信息处理系统中，客户/服务器计算模式和对等模式有何区别：

①对等模式中，各节点机处于平等地位，没有主次之分。网上任一节点所拥有的资源都可作为网络公用资源，可被其他节点的网络用户共享。对等模式具有灵活的资源共享方式和均衡的通信方式，一般适合小型网络。

②客户/服务器模式，一些节点作为客户机，另一些节点作为服务器机。客户/服务器模式是一种主从方式。采用这种模式，可高效地实现资源共享。同时它具有很好的可移植性，互操作性和规模的可伸缩性。

2. 操作系统结构设计的结构模式：①客户/服务器模式。特点：简化了基本操作系统，缩小了内核，并容易增加新的API；提高了可靠性；适合分布式计算环境。②对象模式。特

点：这种方法减少了在系统整个生存期中所做修改的影响。③对称多处理模式。特点：主要支持多处理机操作系统的设计。

3. 客户/服务器计算模式中，客户与服务器之间如何交互（工作过程）：P36

①客户方以通常方式发出服务请求，由客户机上的网络软件把它装配成请求包，再通过传输协议软件把请求包发送给服务器方。

②服务器传输软件收到请求包后，对其检查，无误后把它提交给服务器方的网络软件。

③服务器网络软件根据请求包的请求，完成相应的处理和服务，并将其结果装配成响应包，由传输协议软件将其发送给客户。

④由客户的传输协议软件把收到的响应包转交给客户的网络软件，由网络软件作适当处理后交给客户。

客户/服务器模式的优点是：高效地实现了网络资源共享，具有很好的互操作性和软件的可移植性，提高了系统的可靠性，适合分布式计算环境。

4. 计算机网络系统中，工作站操作系统包括的软件：①重定向程序②传输协议软件。服务器操作系统包括的软件：①服务器操作系统的内核程序②传输协议软件③网络服务软件

④网络安全管理软件。

5. 网络操作系统与网络用户有哪两级接口：①操作命令接口。作用：用户通过键盘或鼠标键入或点击各种操作命令来控制、操纵、管理和使用网络。这种接口采用交互式。②编程接口。通过网络操作系统提供的一组系统调用来实现。此外网络操作系统还为用户提供了一系列应用程序接口。

6. 网络操作系统的命令接口应为用户提供哪些类型的操作命令：①系统访问命令；②文件与目录管理命令；③信息处理类命令；④网络通信类命令；⑤打印输出类命令；⑥进程控制类命令；⑦Internet类命令；⑧其它。

7. Shell程序的作用是什么：①作为Shell命令解释程序。Shell接收、识别并执行用户键入的各种命令。②作为高级程序设计语言。什么是Shell过程：用shell编写的程序称为shell 过程。如何建立和执行Shell过程：建立shell过程的步骤同建立普通文本文件的方式相同，可利用编辑器（例如vi）进行程序输入和编辑加工。Shell过程的执行可采用如下方法：①输入重定向到shell过程，其一般形式为：$ sh<过程名②将shell过程改为可执行文件，其一般形式为：$ chmod a + x 过程名$ 过程名

8. 如何理解微内核的概念：微内核结构是一种新型结构，它体现了操作系统结构设计的新思想，微内核的设计目标是使操作系统的内核尽可能小，使其他的所有操作系统服务一般都放在核外用户级完成。采用微内核结构有何优点：①灵活性。微内核短小精干，仅提供最基本最必要的服务。②开放性。操作系统除内核以外的功能都可用服务器的形式建立在内核之上，可以方便地设计、开发、集成自己的新系统。③可扩充性。加入和修改一个服务不需要停止系统和重新引导内核，安装、调试一个新系统很容易。

9. 什么叫进程：进程是程序的一次执行，该程序可与其它程序并发执行。

为什么要引入进程的概念：①顺序程序的特点：具有封闭性和可再现性。但是，程序的顺序执行是低效的。②程序的并发执行和资源共享。多道程序设计出现后，实现了程序的并发执行和资源共享，提高了系统的效率和系统的资源利用率，但却带来了新的问题。③程序的并发执行的特点：破坏了程序的封闭性和可再现性，程序和机器执行程序的活动不再一一对应，并发程序之间有可能存在相互制约关系。

并发程序的这些特性：独立性、并发性、动态性和相互制约性，反映了并发程序的本质，程序的概念已不能反映程序并发找执行的实质，因此，人们引进了进程的概念。

10. 进程由哪几部分组成：①程序。作用：描述进程要完成的功能。②数据集合。作用：程序在执行时所需要的数据和工作区。③程序控制块。作用：包含进程的描述信息和控制信

息。它是进程存在的唯一标志。

11. 进程的基本调度状态有哪些：①运行②就绪③阻塞。进程调度程序从处于就绪状态的进程中选择一个投入运行。运行进程因等待某一事件而进入阻塞，因时间片到达而回到就绪。处于阻塞状态的进程当所等待的事件发生时，便进入就绪状态。P50

12. 简述常用的进程调度算法：①静态优先级算法：系统在调度进程时按优先级从高到低进行调度，在进程运行过程中优先级不再动态地改变。②动态优先级算法：系统在调度进程时按优先级从高到低进行调度，在进程运行过程中能按变化情况对优先级进行适当调整。

③时间片轮转法：系统把所有就绪进程按先来先服务规则排成一个队列，就绪队列中的所有进程，可以依次轮流获得一个时间片的处理时间，然后系统又回到队列的开始部分，如此不断循环。

13. 什么叫原语：原语是由若干机器指令构成的并用于完成特定功能的一段程序，而这些程序在执行期间是不可分割的。有哪些进程控制原语：①创建原语②撤销原语③挂起原语

④激活原语⑤阻塞原语⑥唤醒原语。

14. 什么叫线程："进程内的一个可执行单元"、"进程内的一个可调度的实体"。为什么要引入线程的概念：在引入线程概念之前，仅用进程的概念。在进程的调度过程中，由于经常要进行进程的切换，在切换时，既要保留现运行进程的运行环境，又要设置新选中的进程的运行环境，为此要花费不少处理机的时间和主存的空间。因此，把进程作为系统调度的基本单位要付出较大的时空开销，从而也限制了系统中进程的数量和进程的切换频率。另一方面，为了提高系统的并行能力，把并行粒度进一步减小，在进程的内部引入线程，线程作为系统的调度单位，而进程作为系统的资源分配单位。这样，对拥有资源的基本单位不再频繁切换，而对调度的基本单位又不增加时空开销。引进线程的好处是：①减少了系统的时空开销。②增强了系统的并行能力。

15. 存储管理研究哪些内容：①地址再定位问题②存储空间的分配③存储的保护问题④存储扩充问题。

16. 为什么要引入虚拟存储器的概念：在计算机系统中，主存的容量有一定的限制，不可能太大满足各种用户的需要，而在技术上辅助存储器却可以做得相当大。为了给大作业提供方便，使它们不再承担对主存和辅存的具体分配和管理工作，而由操作系统把主存和辅存统一管理起来。虚存的最大容量由什么决定：虚存实际上就是作业地址空间，作业地址空间的大小取决于计算机系统的地址机构。因此，虚存的最大容量取决于地址寄存器的位数。例如地址寄存器的位数为32位时，其虚存的最大容量可达4GB.

17. 什么叫联想储存器：在分页和请求分页存储管理系统中，为了加速查表过程，采用一组高速硬件寄存器，这些寄存器连同管理它们的硬件构成了一个容量较小的存储器，称为联想存储器，也叫快表。

试说明利用联想存储器实现动态地址变换的过程：联想存储器具有快速并行查询能力。例如CPU给出有效地址为（P，W），它把页号P送入输入寄存器，随后立即和联想存储器各单元的页号进行比较，如与某个单元中页号相匹配，则把该单元中的块号B送入输出寄存器。这样，就可以用（B，W）访问相应的主存单元。（P为页号，W为页内地址；B为块号）。

18. 请求分页与分页存储管理有何不同：请求分页是在分页的基础上实现。它们之间的根本区别在于是否将一作业的全部地址空间同时装入主存。请求分页存储管理不要求将作业全部地址空间同时装入主存。基于这一点，请求分页存储管理可以提供虚存，而分页存储管理却不能提供虚存。缺页中断是如何发生：由于一个作业的地址空间不同时全部装入主存，在作业执行过程中，当所需页面不在主存时，便引起缺页中断。缺页中断发生后如何处理：缺页不断发生后，转中断处理程序。中断处理程序的主要工作是将所需的页面调入主存。当主存无空闲块时，按系统采用的页面置换算法将某页淘汰，然后装入所需页面。装入后修改

页面变换表。

19. 试给出几种页面置换算法，并比较其优缺点。①先进先出算法（FIFO）：这种算法实现简单，这种算法只是在对线性顺序访问地址空间的情况下才是最理想，否则效率不高。

②最近最久未用算法（LRU）：这种算法能比较普遍地适用于各种类型的程序，但实现起来比较困难，因为要对先前的访问的历史时时加以记录和更新。③LRU近似算法：这种算法比较简单，易于实现，其缺点是周期T的大小不易确定。

20. 什么是文件逻辑结构和物理结构：逻辑结构：指一个文件在用户面前所呈现的形式。物理结构：指文件在文件存储器上的存储形式。它们各有哪几种结构形式：逻辑结构有两种形式：①记录式文件。②无结构的流式文件。物理结构：①连续结构②串联结构③索引结构。

21. 画图说明串联、连续、索引结构文件的形式（P64），并说明用直接存取法它们的不同效果：采用直接存取法，则索引文件效率最高，连续文件效率居中，串联文件效率最低。

22. 文件目录的作用：计算机系统中的文件种类繁多，数量庞大，为了使用户方便地找到所需的文件，需要在系统中建立一个目录机构。一个文件目录项应包括哪些信息：①文件的标识信息（文件名）②文件的结构信息③文件的存取控制信息④文件的管理信息。

23. 文件存储空间的管理有哪几种常用方法：①空白文件目录：这种方法将盘空间的一个未分配区域称为一个空白文件，系统为所有的空白文件建立一个目录，每个空白文件在这个目录中建立一个表目。②空白块链：这种方法将盘上的所有空白块用链接指针或索引结构组织成一个空白文件。③位示图：它将文件存储器的存储空间建立一张位示图，用以反映整个盘空间的分配情况。

24. 设备管理的目标是什么：①方便性。使用户在使用各种设备时感到方便。②并行性。提高系统中各种设备工作的并行性。③均衡性。使系统中各种设备的分配具有均衡性。④独立性。使得用户所要求的输入输出与实际设备无关。设备管理包括哪些功能：①动态地记录管理设备的状态。在有通道的系统中，还应掌握通道、控制器的工作状态。②为满足进程的I/O请求，按某种调度算法将一设备分配给要求设备的进程。（实施设备的分配）③完成实际的I/O操作。

25. 在配置有通道的计算机系统中，试利用UCB、CUCB、CCB找出从主存到设备的一条可用通路：根据所请求的I/O设备，由系统状态表可找到该设备的UCB，再由UCB的"与此设备相连的控制器表"项找到CUCB，再由CUCB的"与此控制器相连的通道表"找到CCB，从而可能构成一条从主存到I/O设备的通路。如果有一条可用通路，则在UCB、CUCB、CCB中将进程名登记在"正在使用该设备"的状态表目内；如果暂时没有一条可用通路，则进行排队等候。

26. 试给出两种I/O调度算法：①先来先服务。②优先级高者优先。并说明为什么在I/O 调度中不能采用时间片轮转法：在进程调度中通常采用时间片轮转法，但这种方法不适合I/O 调度。因为I/O操作有一特点，即一个通道程序一经启动便一直进行下去直至完成，在它完成之前，不会产生中断。

27. 试画出在单通路I/O系统中为进程分配一台I/O设备的流程图（P72）：①分配设备

②分配控制器③分配通道。

第三章网络操作系统的通信

1. 什么叫同步：相互合作的两个进程之间需要在某个（些）确定点协调它们的工作，一个进程到达了该点后，除非另一进程已经完成了某些操作，否则就不得不停下来，等待这些操作的完成。这就是进程间的同步。什么叫互斥：两个进程由于不能同时使用同一临界资源，只能在一个进程使用完了，另一进程才能使用，这种现象称为进程间的互斥。试举例说明进程间同步和互斥的区别：①同步的主要特征是：一个进程在某一点上等待另一进程提供信息，两进程之间存在直接制约关系，其表现形式为进程-进程。②互斥的主要特征是争用

资源，两进程间存在间接制约关系，其表现形式是进程-资源-进程。

2. 试给出P、V操作的定义：P、V操作是定义在信号量S上的两个操作，其定义如下：

P（S）：

①S：=S-1；

②若S≥0，则调用P（S）的进程继续运行；

③若S＜0，则调用P（S）的进程被阻塞，并把它插入到等待信号量S的阻塞队列中。

V（S）：

①S：=S+1；

②若S＞0，则调用V（S）的进程继续运行；

③若S≤0，则从等待信号量S的阻塞队列中唤醒头一个进程，然后调用V（S）的进程继续运行。

如何利用P、V操作实现进程间的互斥：P、V操作是解决同步与互斥问题的有力工具。为解决互斥问题，应采取如下步骤：首先根据给定问题的描述，列出各进程要执行的程序。其次，设置信号量。互斥问题中，在临界区前面加P（S），临界区后面加V（S）。最后确定信号量的初值。在互斥问题中，信号量通常取为互斥资源的个数。并说明信号量的物理意义：信号量S＞0时，S的数值表示某类可用资源的数目，执行P操作意味着申请分配一个单位的资源；当S≤0时，表示无资源可用，此时S的绝对值表示信号量S的阻塞队列中的进程数。执行V操作意味着释放一个单位的资源。

3. 如何利用P、V操作实现进程间的同步：P、V操作是解决同步与互斥问题的有力工具。为解决同步问题，应采取如下步骤：首先根据给定问题的描述，列出各进程要执行的程序。其次，设置信号量。同步问题中有几个同步点就设置几个信号量，等待的地方加P（S），发信号（解除等待）的地方加V（S）。最后确定信号量的初值。在同步问题中，信号量的初值一般取0.在同步和互斥中，信号量初值的设置有何不同：在同步问题中，信号量的初值一般取为0，在互斥问题中，信号量通常取为互斥资源的个数。

4. 高级通信原语有何优点：能够实现在进程之间传递大量的信息。在消息缓冲通信方式中，发送原语和接收原语的主要功能是什么：发送原语的作用：将欲发送的消息从发送区复制到消息缓冲区，并把它挂起在接收进程的消息缓冲队列末尾。如果该接收进程因等待消息而处于阻塞状态，则将其唤醒。接收原语的作用：把发送者发来的消息从消息缓冲区复制到接收区，然后将消息缓冲区从消息队列中消去，如果没有消息可以接收，则进入阻塞状态。

5. 什么是信箱：信箱用于存放信件，而信件是一个进程发送给另一进程的消息。信箱的数据结构：信箱头和信箱体。信箱头是信箱的描述部分，信箱体由若干格子组成，每个格子可存放一个信件。信箱头包括的信息：①信箱名②信箱大小③已存信件数④空的格子数。如何用信箱实现两个进程之间的通信：进程A想向进程B发送消息前，先把消息组成一封信件，然后调用send原语向进程B发送信件，并将信件投入进程B的信箱中。进程B为得到进程A的消息，只要调用receive原语就可以从信箱中索取来自进程A的信件。这就完成了一次进程A到进程B的通信过程。

6. 在网络操作系统中，为什么要采用消息传递的通信机制：基于共享变量的通信方式适用于网络中各节点内部诸进程之间的通信，而基于消息传递的通信方式适用于网络中各节点之间的进程通信。在消息传递的通信机制中有哪些通信方式：①通信原语②远程过程调用

③组通信。

7. 什么是同步原语：当一个进程调用一个send原语时，在消息开始发送后，发送进程便处于阻塞状态，直至消息完全发送完毕，send原语的后继语句才能继续执行。当一个进程调用一个receive原语时，并不立即返回控制，而是等到把消息实际接收下来，并把它放入指定的接收区，才返回控制，继续执行该原语的后继指令。在这段时间它一直处于阻塞状

态。上述的send和receive被称为同步通信原语或阻塞通信原语。异步原语：发送进程在调用send原语后，并不进入阻塞状态，它不等消息发送完就继续执行其后继语句。在使用异步通信原语时，发送者在消息发送完成前为什么不能使用缓冲区：因为倘若发送进程在消息发送完成之前，即在消息发送期间使用或修改原来的缓冲区，将会造成错误。如何解决？有两种办法（应采用异步原语）：①采用带拷贝的非阻塞原语，即让内核把消息拷贝到内核缓冲区，允许调用进程继续运行。②带中断的非阻塞发送，即当消息发送完成后，中断发送进程，通知发送进程此时缓冲区可用。

8. 在进程间通信如何保证消息不会丢失：为了保证消息被对方收到，可采用可靠原语。具体作法是：客户向服务器方发一请求后，服务器对这一请求，由其内核向客户内核返回一个确认ACK，当客户内核收到这一消息后，就唤醒客户进程。在客户与服务器之间的请求/应答共需四个消息：①从客户向服务器的请求②从服务器内核向客户内核返回一个确认③从服务器到客户的应答④从客户的内核向服务器内核返回一个确认。

9. 远程过程调用：在网络或分布式系统中，设有任意两个节点A、B，节点A上的进程调用节点B上的一个进程时，节点A上的进程被挂起，在节点B上执行被调用的过程，消息以参数的形式从调用进程传送到被调用进程，并将被调用过程执行的结果返回给调用进程。这种通信方式称为远程过程调用。其基本原理是什么：允许某一节点上的程序调用其他节点上的过程或函数。例如节点机A上的进程调用节点机B上的过程，节点机A的调用进程被挂起，在节点机B上执行被调用过程。消息以参数的形式从调用过程传到被调用过程，被调用过程执行的结果再返回给调用过程。对程序员来说，他看不到消息传递过程和I/O处理过程。

10. RPC的透明性指的是什么：指的是要使得远程过程调用尽可能像本地调用一样。调用过程应该不知道被调用过程是在另外一台计算机上执行，反过来也是如此，被调用过程也不应该知道是由哪个机器上的进程调用的。如何保证这一透明性：远程过程调用为实现其透明性，在客户机上设置一个客户代理，同样在服务器机上设置一个服务器代理。

11. 简述远程过程调用的步骤：①客户过程以通常方式调用客户代理。②客户代理构造一个消息并陷入内核。③本地内核发送消息给远程内核。④远程内核把消息送给服务器代理。

⑤服务器代理从消息包中取出参数并调用服务器。⑥服务器完成相应的服务，将结果送给服务代理。⑦服务代理将结果打包形成一个消息并陷入内核。⑧远程内核发送消息给客户机内核。⑨客户机内核把消息传送给客户代理。⑩客户代理取出结果，返回给客户的调用程序。并以实例说明。

12. 试说明远程过程调用的优缺点：优点：格式化好、使用方便、透明性好；缺点：缺乏灵活性。在具体实现上尚有哪些难点需要解决：①远程过程调用的参数在系统内不同机型之间的通用能力有所不足。②缺乏在一次调用过程中多次接收返回结果的能力。③远程过程调用缺乏传送大量数据的能力。

13. 什么叫组通信：在网络系统中，一个相互作用的进程集合称为组。一个发送者在一次操作中将一个消息发送给多个接收者的通信，称为组通信。它应用于何种场合：在网络系统中可以采用组通信方式。组通信的主要特征是：当一个消息发送给这个组时，该组的所有成员都可以接收，组通信具有"一对多"的形式，即一个发送者，多个接收者。组通信的实现：组通信的实现在很大程度上依赖于硬件。在一些网络系统中，可以为组指定一个特殊的网络地址。可采用多播式、广播式、单播式。

第四章网络系统中的资源共享

1. 什么是用户账号：定义了工作站上的一个用户，它包括用户名、口令、组所属关系和一些权限列表。用户名表示工作站内和网络上的用户别名。用户组账号：组是一个包含一组用户或成员的账户，这些成员或用户享有相似的权限。它们之间的关系：分组是按用户对

网络的访问需求将所有用户分成逻辑上的若干组。用户基于用户组获得必要的资源访问许可权。每个用户组成员都享有所在用户组的资源访问权限。每个用户可能是几个不同的用户组的成员。

2. 网络操作系统的资源管理主要包含那些部分：①硬件资源②文件和目录③网络打印。

3. 硬盘资源的共享主要分为哪几种形式：①以虚拟软盘方式实现硬盘共享②以文件服务方式进行硬盘共享。为了实现硬盘的共享，共享硬盘的软件必须具有的功能：①用户管理。

②盘卷管理。③安装管理。④信号量管理。

4. 网络文件系统有哪几种实现方法：①对等方式。特点：在网络中的每个系统中都配置有自己的文件系统，每个系统都允许其他系统访问自己的文件系统，基于这种方式实现的文件系统称为分布式文件系统。②客户/服务器方式。特点：在每个用户的系统中，都有自己的文件系统，管理本地文件的访问；共享文件保留在文件服务器中。

5. 在网络环境下，可采用哪几种文件和数据的共享方式：①数据移动共享方式②计算移动共享方式。

6. 什么是文件服务器：网络中最为重要的服务器，配有大容量磁盘存储器和内部存储器，配有一块或多块网络接口卡。其主要功能为向用户提供网络信息；实施文件管理；用户访问控制。

7. 共享打印服务主要有哪几种实现方法：①客户服务器方式。特点：在共享硬盘的基础上，配置共享打印软件，网络操作系统为用户提供共享打印服务。②对等方式。特点：在网络中一个或多个工作站配置打印机，将它们的打印机共享给全网用户使用；这些工作站既作为用户工作站，又起打印服务器的作用。

8. 网络操作系统中文件主要有哪些属性：①只读②存档③隐藏④压缩⑤系统。它们对文件资源的共享有何影响：通过设置文件属性可以控制其他用户对自己共享目录下的文件的访问。

第五章网络系统中的服务软件

1.什么是网络服务软件：在计算机网络的高层为用户提供多种网络应用服务的软件。都有哪些常用的服务软件：1、工具类：①电子邮件（E-mail）②文件传输协议（FTP）③远程登录（Telnet）；2、讨论类：①电子公告系统（BBS）②电子信息和新闻（NetNews）；3、信息查询类：①万维网（WWW）②分散式文件查询系统（Gopher）③广域网上信息的检索查询（WAIS）

2. DNS的作用是什么：DNS即域名系统，也叫名字服务器。它的作用主要是把主机名和电子邮件地址映射为IP地址。为什么要进行IP地址和网络物理地址之间的转换：如果一个以太局域网由使用TCP/IP协议的主机组成，网中会出现两种形式地址：32位的Internet地址和48位的以太网地址。如果有某个具有Internet地址的主机与以太局域网进行通信，为了让IP地址知道哪个以太网地址对应哪个主机节点，就必须进行地址转换。这个地址转换由Internet地址转换协议ARP完成。反之，则由Internet逆向地址转换协议将以太网的链路层地址映射为IP地址。

3. Internet地址格式：IP地址是一个32位的二进制无符号数，国际通行一种点分十进制表示法。IP地址通常划分成两部分或三部分，第一部分指定网络的地址（网络号），第二部分指定子网的地址，第三部分指定主机的地址（主机号）。

4.电子邮件：电子邮件简称为E-mail，它是Internet上使用最频繁、应用最广泛的一种服务。电子邮件是一种软件。电子邮件E-mail的主要功能：在Internet上的两个主机之间发送和接收消息，这些消息称为邮件。即利用E-mail可以实现邮件的发送和接收。电子邮件工作原理：使用电子邮件发送的邮件类似于通过邮局发送的信件。电子邮件的信息头相当于信封上的地址，它包括发送者和接收者的地址。举例说明：用户1要将邮件发送给用户2，其

发送的具体过程为：Internet上的计算机A接收到该邮件，经过地址识别后，选择适当的网络路径，将该邮件发送给计算机B......，该邮件依次转发，最终转发给用户2，从而完成邮件的传送过程。

5. 什么叫URL：它是Uniform Resource Locator的缩写，即统一资源定位器。它的功能是什么：找到并定位所指定的信息。URL的组成：①协议②页面所在机器的DNS名字③文件路径和文件名。常见：Http、File、FTP、News、Telnet、Gopher、Mailto.

6.什么叫文件的上载：从远程计算机拷贝文件到本地计算机，称之文件的上载。下载：将本地计算机的文件拷贝到远程计算机上，称之文件的下载。

7.文件传输协议FTP的主要功能：①浏览Internet上其他远程机的文件系统。②在Internet 上的主机之间进行文件传输。③使用FTP提供的内部使命可以实现一些特殊功能，例如改变文件传输模式、实现多文件传输。

使用FTP的步骤：①确定需要访问的主机，了解其主机名或其IP地址。②通过注册在远程主机和本地主机之间建立一个FTP连接。③把远程主机上所需要的文件传输到本地主机上，或者把本地机上的文件传输到远程主机上。④当文件传输结束后，拆除已建立的连接，并退出FTP.

8. 什么是WWW：即是World Wide Web的缩写，也称Web或万维网，它是一种特殊的结构框架，它的目的是为了访问遍布在Internet上数以万计的计算机的连接文件。什么是超文本：超文本是一些和其他数据具有连接关系的数据。这种连接关系就是一种超文本链接。超文本链接将前一页文本和后一页文件连接起来。超文本与普通文本的最大区别在于普通文本是线性组织，而超文本是以网状结构组织的。在超文本中，可以方便地在文档中来回切换。它们之间的关系：Web是超文本信息系统，分布于Internet上的WWW服务器都有超文本数据库，通过WWW服务器之间的相互连接，使全球Internet上的信息均以超文本方式连接在一起。当用户从任意一个WWW服务器进入Internet时，均可以方便地从超文本数据库找到所需的信息。

9. Web具有的一些特点：①Web是超文本信息系统。②Web是跨平台的。③Web是分布式的。④Web是动态的和交互。Web的工作原理：Web采用客户/服务器模式，它是由分布在Internet上的成千成万的Web服务器和Web浏览器构成的。浏览器是用户为查阅Web上信息而在本机上运行的一个程序，是用户通向WWW网的窗口。

Web服务器存储和管理超文本文档和超文本链接，并响应Web浏览器的连接请求。服务器负责向浏览器提供所需要的服务。Web上的信息主要以超文本的方式组织。Web采用HTML 描述超文本信息，并以网页的方式组织信息。在Web网络的运作过程中，用户首先获取第一个网页，浏览后跟随一条感兴趣的线索转到其他网页上。Web采用HTTP超文本传输协议。

第六章网络系统中的应用程序接口

1.什么叫应用程序编程接口（API）：是指用户通过网络操作系统提供的系统功能调用编写应用程序，达到使用网络、操纵网络的目的。（它是程序员用来开发特定计算机环境下应用程序的一组函数）。它的作用：为了便于用户使用网络和开发网络应用程序提供方便灵活的编程接口。

2. TCP与用户的编程接口有哪两种形式：①管套Socket接口②传输层TLI接口。它们各自的特点是什么：①Socket接口特点：管套具有管套描述符，但没有与之相连的设备文件；只要进程保存管套的文件描述符，管套就一直存在，直到没有进程打开其描述符为止，这时管套才被撤消；既可以产生一个管套，也可以同时产生一对管套。②TLI接口特点：它是一组函数的集合，为用户提供传输层接口，包括建立通信、管理连接和传送数据。还可实现同TCP、UDP的接口。

3. TLI提供了哪两种服务模式：①面向连接的服务。②面向非连接的服务。画图说明这

两种模式下的客户、服务器之间的通信过程。P147

4.什么叫管套：管套也叫套接字或套接口，网络对话的每一端称为一个端点，管套是网络通信的一个端点，管套是网络通信过程中端点的抽象表示。画图说明管套在虚电路服务中的应用：在提供虚电路服务的信道上，使用管套实现客户与服务器间的通信。P150 客户→产生管套→地址与管套连接→申请一个连接请求→网上信息服务器→产生管套→地址与管套连接→管套处于Listen状态→等待并接收请求→网上信息

5.试说明管套在数据报服务中的应用（P151）：在提供数据报服务的信道上使用管套类似于发送与接收邮件。客户方的应用就像一个人的发信动作，服务器方的应用就像一个人的收信动作。在通信开始之间，两方必须设置管套，就像通信双方必须有信箱一样。

通信过程：客户→产生管套→管套与地址连接→申请与服务器的连接→发送数据报→网上信息→等待数据报到达服务器→产生管套→管套与地址连接→等待数据服到达→发送数据报→网上信息

6.什么叫WinSock：Windows环境下的TCP/IP编程接口叫做WinSock.如何用WinSock实现网络通信：基于TCP/IP协议的网络通信，其主要模式是客户/服务器模式。在该模式下，利用Socket进行通信的过程是：（1）服务器方：①申请套接字，打开通信信道，通知本地主机在一端口上接受客户机的请求。②等待客户机请求到达指定端口。③接收到客户机的请求后，启动一个新进程处理来自客户机的用户请求，同时释放旧进程以响应新的客户请求。当服务器完成时，关闭服务器进程。④继续等待客户机的请求。⑤如果服务器不想响应客户机请求，则关闭服务进程。（2）客户方：①申请一套接字，打开通信信道，并将其连接到服务机上的保留端口，该端口对应服务器的TCP/IP进程。②向服务器发出请求消息（报文），等待接收应答。③接受服务来的应答，当不再请求时关闭信道并终止客户进程。

7. API所采用的基本构造技术就是分层。

8. 利用管套通信实际上就是利用管套函数通信。

9. 基于WinSock的TCP/IP通信方式有两种：①点-点通信。采用流方式。②广播通信。采用数据报方式。

10. Socket接口使用符号常量标识支持的协议族：①PF_INET②PF_UNIX③PF_NS

Socket接口使用与协议相关的地址族：①AF_INET②AF_UNIX③AF_NS

11.定义一个支持TCP/IP协议族、有连接的流管套，管套采用TCP协议：fd=socked（PF_INET，SOCK_Stream，0）；

12.每一个Socket用一个三无组半相关表示一个进程：<协议，本地地址，本地端口号>；用一个五元组全相关表示一个完整的Socket连接，即表示两个进程之间的通信：<协议，本地地址，本地端口，远程地址，远程端口>

13. Windows API提供了一组完成特定任务的函数，Winsock规范将API库分成三类：①Berkeley Socket函数。②检索有关域名、通信服务和协议等Internet信息的数据库函数。③Berkeley Windows专用扩展函数。

14. TLI接口支持的两种释放连接方法：①终止释放。②顺序释放。它们的区别是：终止释放不保证任何传出数据的传递；顺序释放保证数据的传递。所有的协议执行体必须支持的释放方法是：终止释放。可以选择提供的释放方法是：顺序释放。

第七章NetWare（Novell网络操作系统的总称）

1.为构建一个局域网，在硬件上和软件上应具备哪些条件：硬件：①网卡和媒体②网络工作站③网络服务器④网络连接器。软件：①服务器操作系统②网络服务软件③工作站重定向软件④传输协议软件。

2.试为一个局域网安装NetWare

3.11，并写出实际安装的步骤：

（一）文件服务器的安装：安装准备：1、文件服务器的硬件要求。2、网络接口卡的选

择与设置。3、软件的准备：①DOS系统②NetWare3.11网络软件。NetWare3.11网络软件安装的初始操作：硬盘启动的初始操作：①启动DOS系统②对硬盘作低级格式化③用FDISK 建立DOS分区④用Format C：/S格式化⑤拷贝必要的系统文件到C盘。运行SERVER程序。安装磁盘驱动程序。建立文件系统。安装网络软件（安装网卡驱动程序；建立通信协议与网络驱动程序的连接；安装其他可加载模块）。建立文件服务器启动文件。

（二）DOS工作站的安装：准备工作：微机选择等；网卡的安装；生成https://www.wendangku.net/doc/104743142.html,程序（它是DOS工作站上运行的通信协议程序）。建立工作站母盘和工作启动盘。DOS工作站的启动。

3.将NetWare与OS/RM比较，NetWare可划分为哪几个层次（P163）：①传输介质层（对应OS/RM的物理层和数据链路层），主要协议有：Ethernet、TokenRing、LocalTalk、ARCNET.

②网络层（对应OS/RM的网络层），主要协议有：IPX（网间包交换协议）。③传输层（对应OS/RM的传输层），主要协议有：PXP（包交换协议：不可靠的端到端无连接的数据传输服务）、SPX（顺序包交换协议：面向连接。）、SAP（服务通告协议）、回声协议、差错协议。④应用层（对应OS/RM的会话层、表示层、应用层），主要协议有：NetBIOS协议、NCP协议（NetWare核心协议）。

4.试简述NetWare的工作原理：当工作站上的应用程序发出文件访问请求时，由于该请求是采用DOS系统调用提出的，而工作站Shell首先截获这一请求，工作站Shell中的DOS/网络解释器判断是DOS请求还是网络请求。如果是DOS请求，则在本机上进行处理；如果是网络请求，则经过Shell将其转换成对网络服务器的请求。这些请求与所带的参数经SPX、IPX通信驱动程序、网卡在网上进行传输，到达文件服务器所在的计算机。在文件服务器上，从网络传来的信息再经过网卡、通信驱动程序、IPX、SPX，到达文件服务器软件，并接受文件服务器的处理。同样工作站Shell也接收并解释来自文件服务器的结果信息，并把它转换成用户所需要的格式。

5.试描述在NetWare中，从工作站发出一个服务请求到取得服务器的服务响应所经过的处理过程：当DOS工作站上的应用程序发送一个请求时，在NetWare环境下，NetWare的Shell截获了这一请求，判断这一请求是由本地处理还是由服务器处理。如果是由本地处理，则由DOS进行处理后返回结果给应用程序。如果该请求是请求服务器的，则Shell将DOS 请求转换成NetWare核心协议NCP请求，IPX将该请求形成一个IPX包，并经网卡驱动程序将该包以帧的形式经传输介质发送到服务器。服务器方网卡接收帧并传送它们到驱动程序，驱动程序将IPX包拆帧传送到IPX，再由IPX传送到服务器。如果服务器是应用程序要找的节点地址，则交给服务器的NCP执行这一请求。当服务器处理完成后，即进行响应。服务器的响应按反方向从服务器传到DOS工作站上的应用程序。

6. 从操作系统的角度看，NetWare的主要构件有哪些：①装载程序：对服务器硬件进行初始化，为NetWare内核的执行做好准备。②NetWare内核：是服务器操作系统的基本代码。内核包括：文件系统、进程调度、内存管理和网络服务等例程。③NLM环境：是NetWare 向可安装模块（NLM）提供的一组服务。④应用程序：提供基本的网络功能。各构件之间的关系如何：从层次上看，应用服务处于最高层（外层），装载程序处于最低层，离硬件最近，中间层是NLM环境和内核。

7.什么是NLM模块：即可安装模块。NetWare可安装模块是在NetWare操作系统下运行在文件服务器内存的程序。当文件服务器运行时，可向文件服务器内存装载NLM，一旦完成，NLM就成为NetWare的组成部分，如有必要也可从服务器内存将其卸出。NLM分为四类：①网络实用工具和功能模块（*.NLM）②LAN驱动程序（*.LAN）③硬盘驱动程序（*.DSK）④文件系统名空间模块（*.NAM）。采用NLM模块方法有什么好处：NLM模块能动态地与NetWare网络操作系统进行连接。利用这技术可以扩充系统的功能，而且随时可被用户调用。

8. 为什么说NetWare 386具有开放性的体系结构：①支持多种流行的工作站平台。②

支持多种协议（SPX/IPX、TCP/IP、AppleTalk）。③支持多种网卡。④使用NetWare的可安装模块NLM可以建立和扩充一个文件服务器。⑤在NetWare的结构中，支持NetWare传输层协议自主性的是两个重要模块：ODI（开放的数据链路接口：为多种传输协议提供了一个标准接口。）和Streams模块（为其低层那些需要向NetWare传输数据的协议提供了一个通用接口；为NetWare本身提供一个接口，允许NetWare核心与Streams所支持的传输协议之间进行通信）。

第八章Windows NT

1. Windows NT 的设计目标：①可扩充性②可移植性③可靠性④兼容性⑤性能

2. Windows NT的结构：①系统用户态部分（Windows NT保护子系统）②系统核心态部分（NT执行体）

3. 对象：对象是个抽象数据结构，在Windows NT中用以表示所有资源。对象用来表示资源。对象类：具有相同特性的对象可归为一个对象类，对象是对象类中的一个实例。对象类是描述资源类型的。对象的组成结构：对象头和对象体。对象管理程序控制对象头，其他执行体部件控制它们自己创建的对象体。

4. Windows NT进程的定义：一个程序的动态调用。Windows NT进程的组成：①一个可执行的程序②一个私用的地址空间③系统资源④至少有一个执行线程。Windows NT进程的特点：④进程是作为对象来实现的。⑤进程要求至少有一个执行线程。⑥进程没设进程控制块PCB，进程的控制和管理信息被放在进程对象的对象体中以及局限于进程的对象表中。

⑦Windows NT中的进程，不是处理机调度的基本单位，所以没有必要区分进程的状态。⑧当系统启动时，系统为每一环境子系统建立一个服务器进程。每当用户的应用程序启动时，相应的环境子系统进程调用执行体的进程管理程序为之建立一个进程，然后进程管理程序又调用对象管理程序为之建立一个进程对象。⑨进程管理程序不维护进程的父子或其他关系。⑩进程有内含的同步机制。

5. Windows NT线程的定义：进程内的一个可调度实体。线程的组成：①一个唯一的标识符，即客户ID.②描述处理机状态的一组寄存器内容。③两个栈：用户栈和核心栈。④一个私用存储区。引进线程目的：主要目的是要有效地实现并行性。多进程的方式虽然也可以实现并行性，但采用线程比采用进程实现并行性更方便、更有效。以UNIX为例，当一个进程创建一个子进程时，系统必须把父进程地址空间的所有内容拷贝到子进程的地址空间中去。对大地址空间来说，这样的操作是很费时的，更何况两进程还要建立共享数据。如果采用多线程要好得多，因为这些线程共享进程的同一地址空间、对象句柄及其他资源。

6. 进程和线程之间的区别和联系：

①线程是进程的一个组成部分。每个NT进程在创建时只有一个线程，需要时这个线程可以再创建其他线程。

②一个进程的多个线程都在这个进程的地址空间内活动。

③进程是资源的基本分配单位。这就是资源是分配给进程的，而不是分配给线程的，并且系统还为分配给进程的资源规定了配额。

④处理机调度的基本单位是线程，在线程之间竞争处理机。真正在处理机上执行的是线程，线程在执行中需要资源时，系统从进程的配额中扣除并分配给它。

⑤线程在执行过程中，需要同步，在不同的进程的线程之间的同步要用消息传递机制。消息传递要用到进程的资源--端口（端口也是对象，端口上有消息队列）。因此，可以这们说，通信的是线程，使用的资源却是进程的（服务器进程可以创建多端口，以利于多线程通信。）

7. Windows NT内核的特点：Windows NT内核的特点是采用微内核技术。它提供了一组精心设计的操作系统原语和机制，通过使用这些原语和机制，执行体可以构造更多高级的操

作系统功能。内核与其它执行体不同的是，内核永久驻留内存，内核的执行是不可抢占的，并总运行在核心态。内核的基本（主要）功能：①调度线程的执行②中断和异常的处理③完成低级的多处理机间的同步④电源故障的排除（实现系统的恢复过程）。

8. 画图说明线程的调度状态及其转换条件。（P191）

9. 线程调度采用的调度算法是什么？线程调度采用的调度算法是可抢占的动态优先级调度算法。线程调度程序按线程的优先级进行调度，高优先级的线程先被调度。线程在执行过程中优先级可以变化，调度程序调度时所依据的要主数据结构是多优先级就绪队列。

10. 中断：Windows NT中，中断是异步事件，主要由硬件如I/O设备、处理机、时钟或定时器引起的，是随机发生的中断处理机的事件。异常：异常是同步事件，是某些特定指令执行的结果，如主存存取错、浮点数被零除等，Windows NT还把系统服务调用看作是异常。Windows NT如何处理中断与异常：当中断或异常发生被系统捕捉后，系统将执行的线程从用户态转换到核心态，将处理机的控制权转交给其首地址存放在主存固定单元的陷阱处理程序。陷阱处理程序被调用后，它首先保护执行线程被中断的断点现场，在此期间屏蔽中断，其次根据中断/异常的原因决定将控制权交给相应的处理程序：①如果是中断，根据中断源将控制权转交给相应的处理程序。②如果是异常，对于处理简单的异常由陷阱程序解决，其余由异常调度程序处理。根据异常的原因转入异常处理程序。③如果是系统服务，陷阱处理程序由系统服务调度程序去查找系统服务调度表，转入相应的系统服务程序。④如果是虚地址异常，则转入VM管理器页面调度程序。

11. Windows NT如何实现处理机之间的同步：Windows NT中对内核全局数据结构的修改必须互斥地执行。解决内核临界区的互斥，采用的主要方法是：①提高临界区代码执行的中断优先级。②使用转锁。

12. 画图说明Windows NT虚拟地址空间的划分：Windows NT为每个进程提供了一个4GB在的虚拟地址空间。高地址的2GB保留给系统使用（系统存储区：①非页交换区0.5GB；

②页交换区0.5GB；③直接映射地址1GB），低地址的2GB是用户的存储区（用户存储区：页面交换区），这个存储区可被用户态和核心态的线程访问。P197

13. 举例说明Windows NT虚拟地址到物理地址的变换过程：

14. Windows NT的存储管理所采用的页面淘汰算法是什么：采用先进先出（FIFO）页面转换算法，即把在主存中驻留时间最长的页面淘汰出去。

15. Windows NT的I/O系统组成部件：①I/O管理程序②文件系统③设备驱动程序④缓冲存储管理程序⑤网络驱动程序（网络转发程序和网络服务程序）。Windows NT在I/O系统的设计方面，建立了一个统一、一致的高层界面--I/O设备的虚拟界面，即把所有的读写数据都看成是直接送往虚拟文件的字节流。P202

16. 举例说明Windows NT中的同步I/O过程：P205 当应用程序调用一个I/O服务，例如应用程序WriteFile（file_handle，datd，...）调用Win32的API，Win32子系统调用NT的写文件服务，由用户态进入核心态。在核心态下，I/O管理程序检查调用参数并建立I/O请求包IRP，然后调用设备驱动程序。设备驱动程序接收IRP，负责排队I/O请求，再由设备执行I/O数据转换，当I/O完成产生I/O中断。由设备驱动程序处理中断，再交I/O管理程序完成IRP的处理并返回，由核心态回到用户态。最后将返回的状态传送给应用程序，应用程序可以立即存取这些已转换的数据。①按用户要求，I/O管理程序为之形成IRP，并把它传送给设备驱动程序，由驱动程序完成I/O操作。②设备完成I/O操作后，发中断请求，设备驱动程序的中断处理程序进行相应中断处理。③I/O管理程序完成I/O请求。

17. 试说明Windows NT中异步I/O操作的特点：异步I/O相对于同步I/O有一重要特点：具有提高应用程序执行速度的潜力。当设备在忙于读写的同时，应用程序可继续其他的工作。为了使用异步I/O，应用程序必须在其参数中指出异步I/O，在Win32中使用参数overlapped

表示异步I/O.在发出异步I/O操作后，线程要小心，不要在设备驱动程序完成数据读写前再去读写I/O操作中的数据。也就是说，线程的执行必须通过等待一个句柄，和I/O请求的完成保持同步。

18. 内装网络：Windows NT网络是内装网络，它把网络软件作为NT执行体的I/O系统中的一个组件嵌入系统内部（即网络功能包含于操作系统中），这使得Windows NT无需安装其他网络软件，即可为用户提供资源共享和各种网络功能。其特点：①Windows NT的网络软件不是作为操作系统的一个附加层来运行，而是作为NT执行体的I/O系统中的一个组件而嵌入系统内部，这使得Windows NT无需安装其他网络软件，即可为用户提供资源共享和各种网络功能。②Windows NT中的网络组件可以直接利用NT内部的系统功能。

Windows NT网络具有以下特点：

①NT网络是内装，从而Windows NT是真正的网络操作系统。

②NT网络与其它网络系统的互操作性。

③提供方便的建立和运行分布式应用程序的机制。

④系统开放性好。

19. 画图说明Windows NT网络的体系结构（P207）：低四层统称为通信子网，驻留在高三层的软件称为通信子网的用户。

20. Windows NT网络中作为内装网络的两个主要部件是：转发程序和服务程序。转发程序，也称重定向程序，用于客户方。转发程序的主要功能是：解释网络I/O请求并生成对下层协议的调用，以实现网络的I/O功能。转发程序作为客户方，执行SMB（Server Message Block）协议，与服务器方的服务程序同处于会话层。转发程序可以访问远程节点上的文件，命名管道和打印机，以实现网络的资源共享。服务程序的主要功能：接收网络传输驱动程序来的I/O 请求，执行这些请求，然后将结果通过网络送回。服务程序作为驱动程序可以存在于NT执行体内，并可调用高速缓冲管理程序直接优化它所要传送的数据。

21. 为什么说Windows NT具有开放式的结构？

①Windows NT网络是一个内装网络，而不是像其他网络操作系统那样，在一个多任务传统的操作系统上附加一层网络软件。NT网络操作系统把网络功能包含在操作系统中，并可直接使用Windows NT内部的系统功能。NT网络软件包含有将其内部网络软件装入和卸出的机制，同样的机制也可将其他网络软件装入和卸出操作系统。

②Windows NT考虑到应用程序如何网络，Windows NT提供了多种访问方法：Win32 I/O API、Win32 Wnet API、Windows Sockets API、NetBIOS API、RPC API、Win32命令管道与邮件槽API

③Windows NT的供应者接口：多供应者路由器MPR，当应用程序利用Win32 Wnet浏览远程文件系统时，能确定存取哪个网络。多UNC供应者MUP，当应用程序利用Win32 I/O API打开远程文件时，能确定存取哪个网络。

④Windows NT提供了传输驱动程序接口TDI，它使得转发程序和服务程序可保持独立于网络。Windows NT网络上可以使用的传输协议有：NetBEUI、TCP/IP、IPX/SPX、DECnet、Apple Talk、XNS.有了上述协议，Windows NT网络就可以与其他厂商的网络产吕互连。

⑤网络驱动程序的NDIS环境。使得任何协议驱动程序可以通过调用NDIS接口将网络请求引导到网卡。因而，用户使用一个网卡或单一的网络驱动程序便可在TCP/IP网络和NetBEUI 上通信。

伯格丁信号完整性-学习笔记

写在前言：作为一个还在layout门口徘徊的小虾米，贸然记录自己的学习想法是可笑的。但每个人并不是出生 就会成为大神。只不过有的人天分好，机遇也把握得当，在相对短的时间内，成为万众瞩目的高手。很可惜本 人天生愚钝，机遇又很差，在毕业后的三年里浑浑噩噩的憧憬自己的人生，做着自己不喜欢的工程，每天跟着 工程队奔波在广阔的祖国大地。不经意在工作的最后阶段接触到PCB设计。对于没有耐心和毅力的我，突然感 觉这才是我的人生方向，因为突然发现在绘制板图的时候，我可以很有耐心的拉扯每一条线，呵呵难道这一条 条显示屏上的线便是我的命运之线么？如饥似渴的读完买回来的书，又囫囵吞枣的大致看了两遍。感觉到一个 人的学习是空虚乏味的，于是想在咱们论坛与各位同我一样，还趴在门缝里仰慕者殿堂中的大神的新手们共同 体会我的学习体会。本人至今自学，没有老师带路，言语中的偏差错误，望各位高手给予我醍醐灌顶的指正。 在此感谢Eric Bogatin 感谢国内的翻译者李玉山、李丽平等，是他们让我趴在SI的门缝，让我有机会一窥我的 成神目标。让论坛记录成神的历程吧！哈哈有些夸口，目标定的太高，大家勿笑。 我的第一本SI教材：Signal integrity:simplified(信号完整性讲义)也是我目前唯一学习过的教材。废话不多说， 直接上酸菜！ 信号完整性问题十个基本准则：前三个为设计理念，后八个为设计思路。 影响研发进度并造成产品产品交货推迟，就是企业付出的最昂贵代价。 体会：在论坛中常常争论，是质量重要还是工期重要！我认为都重要，所有的工程都是一个平衡过程，而不是 单单一种。质量固然重要，但最重要的是适应性，因为整个工业流程中并不仅仅只是画线路板，最终交到消费 者手里才是完整的工艺流程。如果仅仅是为了吹毛求疵而耽误了工期，那么整个工业流程都会耽误。导致产品 上市时间推迟，损失不可计量。但为了赶工期，而设计出不合格的产品，那么只能说设计者能力不够。或者这 家公司没有这个实力在行业内生存。所以我个人认为：一个优秀的设计者最重要的能力是能够把握质量与工期 的平衡关系，在合适的工期内完成满足产品质量。至于大神我估计是在要求的工期内，使产品的质量得到飞跃。 1 b* N* h1 T3 _: k6 X5 U 二：提高高速产品设计效率的关键是：充分利用分析工具来实现准确的性能预测；使用测量手段来验证设计过程、降低风险、提高设计工具的可信度。 体会：还没用过仿真，认为仿真等的作用是提高可信度，降低风险。如果板级设计所留预量足够，可以简单的 用公式计算和经验来代替仿真。 三：将问题实质与表面现象剥离开的唯一可行的途径就是采用经验法则、解析近似、数值仿真或者测量工具来 获得数据。这是工程实践的本质。! B( Y8 p. B ] 体会：没做过仿真，不知道仿真所需时间。依我来看，以上所说应相对应工程的要求，如果所作产品要求不严格，或者裕量很大，最快的方法是采用经验法则。对于裕量在20~5%的可以采用解析近似。此书上大部分公式 及近似值都在10%-5%左右。对于要求更严格的裕量便可采用仿真。裕量大概在2-3%左右。比如DDR等。对于要求更严格的，建模无法满足精度的情况下，即需要直接用测量工具来测量。耗时应该说是逐层递加。 四：信号由信号路径和返回路径构成。一个信号在沿着传输线流动过程中每一时刻都会感受到特性阻抗。如果 瞬态阻抗为常数，则其信号质量将会获得奇迹般的改善。 体会：忘掉覆铜地的概念，在设计初期考虑信号线走向时，就要优先考虑地平面或其他信号返回路径。防止电 路板在绘制完信号线后，突然发现返回的地平面出现“濠”，导致高速信号线需要重新规划。单根传输线最优的 工作方式是点对点，源阻抗=传输线特性阻抗=负载阻抗。在特性阻抗恒定的情况下，Tr保持不变，变的仅仅是 信号的幅值。 不明：在线路规划时，一个芯片N个I/O口，而相对的地引脚很少。按照高速信号线返回路径为靠近信号线理论。岂不是在信号的接收端，N条信号线同时走在同一个GND引脚，便会造成信号返回线之间的串扰了么？这样做假设N条信号线同时工作，便会造成很严重的地弹么？芯片的设计原理是什么？- e. f, k7 @) F# { 五：把接地这一术语忘掉，因为它所造成的问题比用它来解决的问题还多。每一路信号都有返回路径。 体会：个人感觉同上。把接地等同于信号线设计，估计返工的情况大减。不要轻易相信覆铜的威力，覆铜不是 铺设地的万金油。并且不合理的覆铜还会引入其他问题，6 s% x) r; M9 K% z+ M3 r5 c 六：当电压变化时，电容上就有电流流过。对于信号的陡峭边，即使电路的PCB板边缘和悬空导线之间的空气 形成的边缘线电容也可能有很低的阻抗。 体会：电容的原理嘛，两个平行板之间只要有电压差就有电容的存在。电容的作用：隔直通交。会使陡峭的信 号进入别的导线中。Tr小导致两个问题：1.串扰的发生。2：特性阻抗的变化。两个问题都导致信号受干扰。电 容本质上属于一个电压源。. J( e) O2 U. i1 [ 七：电感与通过的电流所产生的磁力线匝数有本质关系。只要电流或者磁力线匝数发生改变，在导线的两端就 会产生电压。这一电压导致了反射噪声、串扰、开关噪声、地弹、轨道塌陷以及EMI。- r' E5 P% G, [: W" }, l 体会：电感并不是电感，而是磁场效应。改变磁场，便会产生阻碍磁场变化的电流。本质上属于一个电流源。 反射噪声原因：特性阻抗发生变化；串扰原因：切割磁力线，产生电流；开关噪声：概念不懂，明天查查。 八：当流经接地回路电感上的电流变化时，在接地回路导线上产生的电压称之为地弹。它是造成开关噪声和 EMI的内部机理。! a! ~1 L4 Q0 Y9 l3 g 体会：所谓“地弹”，是指芯片内部“地”电平相对于电路板“地”电平的变化现象。以电路板“地”为参考，就像是芯

DDR的基础知识

DDR的基础知识 1.电源 DDR的电源可以分为三类： 主电源VDD和VDDQ， 主电源的要求是VDDQ=VDD，VDDQ是给IO buffer供电的电源，VDD是给但是一般的使用中都是把VDDQ和VDD合成一个电源使用。有的芯片还有VDDL，是给DLL供电的，也和VDD使用同一电源即可。 电源设计时，需要考虑电压，电流是否满足要求，电源的上电顺序和电源的上电时间，单调性等。 电源电压的要求一般在±5%以内。 电流需要根据使用的不同芯片，及芯片个数等进行计算。由于DDR的电流一般都比较大，所以PCB设计时，如果有一个完整的电源平面铺到管脚上，是最理想的状态，并且在电源入口加大电容储能，每个管脚上加一个100nF~10nF的小电容滤波。 参考电源Vref， 参考电源Vref要求跟随VDDQ，并且Vref=VDDQ/2，所以可以使用电源芯片提供，也可以采用电阻分压的方式得到。由于Vref一般电流较小，在几个mA~几十mA的数量级，所以用电阻分压的方式，即节约成本，又能在布局上比较灵活，放置的离Vref管脚比较近，紧密的跟随VDDQ电压，所以建议使用此种方式。需要注意分压用的电阻在100~10K均可，需要使用1%精度的电阻。 Vref参考电压的每个管脚上需要加10nF的点容滤波，并且每个分压电阻上也并联一个电容较好。 用于匹配的电压VTT(TrackingTermination Voltage)

VTT为匹配电阻上拉到的电源，VTT=VDDQ/2。DDR的设计中，根据拓扑结构的不同，有的设计使用不到VTT，如控制器带的DDR器件比较少的情况下。如果使用VTT，则VTT的电流要求是比较大的，所以需要走线使用铜皮铺过去。并且VTT要求电源即可以吸电流，又可以灌电流才可以。一般情况下可以使用专门为DDR设计的产生VTT的电源芯片来满足要求。 而且，每个拉到VTT的电阻旁一般放一个10Nf~100nF的电容，整个VTT电路上需要有uF级大电容进行储能。 一般情况下，DDR的数据线都是一驱一的拓扑结构，且DDR2和DDR3内部都有ODT做匹配，所以不需要拉到VTT做匹配即可得到较好的信号质量。而地址和控制信号线如果是多负载的情况下，会有一驱多，并且内部没有ODT，其拓扑结构为走T点的结构，所以常常需要使用VTT进行信号质量的匹配控制。 2. 时钟 DDR的时钟为差分走线，一般使用终端并联100欧姆的匹配方式，差分走线差分对控制阻抗为100ohm，单端线50ohm。需要注意的是，差分线也可以使用串联匹配，使用串联匹配的好处是可以控制差分信号的上升沿缓度，对EMI可能会有一定的作用。 3. 数据和DQS DQS信号相当于数据信号的参考时钟，它在走线时需要保持和CLK信号保持等长。DQS在DDR2以下为单端信号，DDR2可作为差分信号，也可做单端，做单端时需要将DQS-接地，而DDR3为差分信号，需要走线100ohm差分线。由于内部有ODT，所以DQS不需要终端并联100ohm电阻。每8bit数据信号对应一组DQS信号。 DQS信号在走线时需要与同组的DQS信号保持等长，控制单端50ohm的阻抗。在写数据时,DQ和DQS的中间对齐，在读数据时，DQ和DQS的边沿对齐。DQ信号多为一驱一，并且DDR2和DDR3有内部的ODT匹配，所以一般在进行串联匹配就可以了。

于博士信号完整性分析入门-初稿

于博士信号完整性分析入门 于争博士 https://www.wendangku.net/doc/104743142.html, 整理:runnphoenix

什么是信号完整性? 如果你发现，以前低速时代积累的设计经验现在似乎都不灵了，同样的设计，以前没问题，可是现在却无法工作，那么恭喜你，你碰到了硬件设计中最核心的问题：信号完整性。早一天遇到，对你来说是好事。 在过去的低速时代，电平跳变时信号上升时间较长，通常几个ns。器件间的互连线不至于影响电路的功能，没必要关心信号完整性问题。但在今天的高速时代，随着IC输出开关速度的提高，很多都在皮秒级，不管信号周期如何，几乎所有设计都遇到了信号完整性问题。另外，对低功耗追求使得内核电压越来越低，1.2v内核电压已经很常见了。因此系统能容忍的噪声余量越来越小，这也使得信号完整性问题更加突出。 广义上讲，信号完整性是指在电路设计中互连线引起的所有问题，它主要研究互连线的电气特性参数与数字信号的电压电流波形相互作用后，如何影响到产品性能的问题。主要表现在对时序的影响、信号振铃、信号反射、近端串扰、远端串扰、开关噪声、非单调性、地弹、电源反弹、衰减、容性负载、电磁辐射、电磁干扰等。 信号完整性问题的根源在于信号上升时间的减小。即使布线拓扑结构没有变化，如果采用了信号上升时间很小的IC芯片，现有设计也将处于临界状态或者停止工作。 下面谈谈几种常见的信号完整性问题。 反射： 图1显示了信号反射引起的波形畸变。看起来就像振铃，拿出你制作的电路板，测一测各种信号，比如时钟输出或是高速数据线输出，看看是不是存在这种波形。如果有，那么你该对信号完整性问题有个感性的认识了，对，这就是一种信号完整性问题。 很多硬件工程师都会在时钟输出信号上串接一个小电阻，至于为什么，他们中很多人都说不清楚，他们会说，很多成熟设计上都有，照着做的。或许你知道，可是确实很多人说不清这个小小电阻的作用，包括很多有了三四年经验的硬件工程师，很惊讶么?可这确实是事实，我碰到过很多。其实这个小电阻的作用就是为了解决信号反射问题。而且随着电阻的加大，振铃会消失，但你会发现信号上升沿不再那么陡峭了。这个解决方法叫阻抗匹配，奥，对了，一定要注意阻抗匹配，阻抗在信号完整性问题中占据着极其重要的

学习Protel制图软件的心得与体会

学习Protel制图软件的心得与体会 2008-11-15 10:11 通过为期两周的生产实习，比较全面地了解和掌握了绘制、编辑电路原理图和印制电路图的方法和技巧，并能处理一些常见问题。在对protel软件的学习中，我有不少心得体会，下面我就谈一下我的学习体会。 一、简要介绍Protel软件。Protel 99 SE是澳大利亚Protel Technology公司推出的电子线路设计和布线软件，专门用于Windows 9X/2000/NT操作系统下进行印制电路板设计，其中集成了一系列的电路设计工具，如高级设计技巧、智能布局和自动布线、全新的文件管理方式和网络设计机制，可以实现电路的并行高效设计。其所设计的电子电路产品范围，涵盖了从小型的电子产品，一直到复杂的电子计算机，是目前国内电子行业使用最广泛的电子电路设计软件。 二、Protel99SE软件的组成。Protel99SE由五大系统构成。 1．原理图设计系统---原理图设计系统是用于原理图设计的Advanced Schematic 系统。这部分包括用于设计原理图的原理图编辑器Sch以及用于修改、生成零件的零件库编辑器SCHLib。 2．印刷电路板设计系统---印刷电路板设计系统是用于电路板设计的 Advanced PCB。这部分包括用于设计电路板的电路板编辑器PCB以及用于修改、生成零件封装的零件封装编辑器PCBLib。 3．信号模拟仿真系统---信号模拟仿真系统是用于原理图上进行信号模拟仿真的SPICE 3f5系统。 4．可编程逻辑设计系统---可编程逻辑设计系统是基于CUPL的集成于原理图设计系统的PLD设计系统。 5．Protel99SE内置编辑器---这部分包括用于显示、编辑文本的文本编辑器Text 和用于显示、编辑电子表格的电子表格编辑器Spread。 三、Protel99SE的主要特色。 1．Protel99SE系统针对Windows NT4/9X作了纯32位代码优化，使得Protel99SE 设计系统运行稳定而且高效。 2. SmartTool（智能工具）技术将所有的设计工具集成在单一的设计环境中；SmartDoc（智能文档）技术将所有的设计数据文件储存在单一的设计数据库中，用设计管理器来统一管理；SmartTeam（智能工作组）技术能让多个设计者通过网络安全地对同一设计进行单独设计，再通过工作组管理功能将各个部分集成到设计管理器中。 3．对印刷电路板设计时的自动布局采用两种不同的布局方式，即组群式和基于统计方式；新增加了自动布局规则设计功能；增强的交互式布局和布线模式。4．电路板信号完整性规则设计和检查功能可以检测出潜在的阻抗匹配、信号传播延时和信号过载等问题；广泛的集成向导功能引导设计人员完成复杂的工作。5．原理图到印刷电路板的更新功能加强了Sch和PCB之间的联系；可以用标准或者用户自定义模板来生成新的原理图文件；集成的原理图设计系统收集了超过60000个元器件。 6．通过完整的SPICE 3f5仿真系统可以在原理图中直接进行信号仿真；可以选择超过60种工业标准计算机电路板布线模板或者用户可以自己生成一个电路板模板。

信号完整性分析基础系列之一——眼图测量

信号完整性分析基础系列之一 ——关于眼图测量（上） 汪进进美国力科公司深圳代表处 内容提要：本文将从作者习惯的无厘头漫话风格起篇，从四个方面介绍了眼图测量的相关知识：一、串行数据的背景知识; 二、眼图的基本概念; 三、眼图测量方法; 四、力科示波器在眼图测量方面的特点和优势。全分为上、下两篇。上篇包括一、二部分。下篇包括三、四部分。 您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。在力科于2002年发明基 于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基 于采样示波器的传统方法。 您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。这种对于Sigtest的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是 可以作为一项重要的调试工具的。 在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。那天面试时，老板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。之后我Google“眼图”， 看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。刚刚我再次Google“眼图”，仍然 没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。 网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。 “在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰 对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。 如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元 定时同步时，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。 二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两 只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。 在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。当有码

于博士信号完整性分析入门(修改)

于博士信号完整性分析入门 于争 博士 https://www.wendangku.net/doc/104743142.html, for more information,please refer to https://www.wendangku.net/doc/104743142.html, 电设计网欢迎您

什么是信号完整性? 如果你发现，以前低速时代积累的设计经验现在似乎都不灵了，同样的设计，以前没问题，可是现在却无法工作，那么恭喜你，你碰到了硬件设计中最核心的问题：信号完整性。早一天遇到，对你来说是好事。 在过去的低速时代，电平跳变时信号上升时间较长，通常几个ns。器件间的互连线不至于影响电路的功能，没必要关心信号完整性问题。但在今天的高速时代，随着IC输出开关速度的提高，很多都在皮秒级，不管信号周期如何，几乎所有设计都遇到了信号完整性问题。另外，对低功耗追求使得内核电压越来越低，1.2v内核电压已经很常见了。因此系统能容忍的噪声余量越来越小，这也使得信号完整性问题更加突出。 广义上讲，信号完整性是指在电路设计中互连线引起的所有问题，它主要研究互连线的电气特性参数与数字信号的电压电流波形相互作用后，如何影响到产品性能的问题。主要表现在对时序的影响、信号振铃、信号反射、近端串扰、远端串扰、开关噪声、非单调性、地弹、电源反弹、衰减、容性负载、电磁辐射、电磁干扰等。 信号完整性问题的根源在于信号上升时间的减小。即使布线拓扑结构没有变化，如果采用了信号上升时间很小的IC芯片，现有设计也将处于临界状态或者停止工作。 下面谈谈几种常见的信号完整性问题。 反射： 图1显示了信号反射引起的波形畸变。看起来就像振铃，拿出你制作的电路板，测一测各种信号，比如时钟输出或是高速数据线输出，看看是不是存在这种波形。如果有，那么你该对信号完整性问题有个感性的认识了，对，这就是一种信号完整性问题。 很多硬件工程师都会在时钟输出信号上串接一个小电阻，至于为什么，他们中很多人都说不清楚，他们会说，很多成熟设计上都有，照着做的。或许你知道，可是确实很多人说不清这个小小电阻的作用，包括很多有了三四年经验的硬件工程师，很惊讶么?可这确实是事实，我碰到过很多。其实这个小电阻的作用就是为了解决信号反射问题。而且随着电阻的加大，振铃会消失，但你会发现信号上升沿不再那么陡峭了。这个解决方法叫阻抗匹配，奥，对了，一定要注意阻抗匹配，阻抗在信号完整性问题中占据着极其重要的

Protel 99SE 学习总结

Protel 99SE 学习总结 电技081-082178-杨智轩 先简单介绍一下protel 99se 这门课程。Protel 99SE采用数据库的管理方式。Protel 99SE 软件沿袭了Protel以前版本方便易学的特点，内部界面与Protel 99大体相同，新增加了一些功能模块，功能更加强大。新增的层堆栈管理功能，可以设计32个信号层，16个地电层，16个机械层。新增的3D功能让您在加工印制版之前可以看到板的三维效果。增强的打印功能，使您可以轻松修改打印设置控制打印结果。Protel 99SE容易使用的特性还体现在“这是什么”帮助，按下右上角的小问号，然后输入你所要的信息，可以很快地看到特性的功能，然后用到设计中，按下状态栏末端的按钮，使用自然语言帮助顾问。 一原理图的设计方法 1 电路板设计步骤 一般而言，设计电路板最基本的过程可以分为三大步骤。 1. 电路原理图的设计 电路原理图的设计主要是PROTEL99se的原理图设计系统（Advanced Schematic）来绘制一张电路原理图。在这一过程中，要充分利用PROTEL99se所提供的各种原理图绘图工具、各种编辑功能，来实现我们的目的，即得到一张正确、精美的电路原理图。 2. 产生网络表 网络表是电路原理图设计（SCH）与印制电路板设计（PCB）之间的一座桥梁，它是电路板自动的灵魂。网络表可以从电路原理图中获得，也可从印制电路板中提取出来。 3. 印制电路板的设计 印制电路板的设计主要是针对PROTEL99se的另外一个重要的部分PCB而言的，在这个过程中，我们借助PROTEL99se提供的强大功能实现电路板的版面设计，完成高难度的等工作。2原理图的设计 2.1 原理图设计过程 原理图的设计可按下面过程来完成。 （1）文档设置：图纸设置标题栏内容设置 （2）设置Protel 99se/Schematic设计环境，包括设置格点大小和类型，光标类型等等，大多数参数也可以使用系统默认值。 （3）旋转零件用户根据电路图的需要，将零件从零件库里取出放置到图纸上，并对放置零件的序号、零件封装进行定义和设定等工作。 （4）原理图布线利用Protel 99se/Schematic提供的各种工具，将图纸上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的原理图。 （5）调整线路将初步绘制好的电路图作进一步的调整和修改，使得原理图更加美观。 （6）报表输出通过Protel 99se/Schematic提供的各种报表工具生成各种报表，其中最重要的报表是网络表，通过网络表为后续的电路板设计作准备。 （7）文件保存及打印输出最后的步骤是文件保存及打印输出。 具体画法在此就不累赘，附一张画好的原理图

DDR3基本知识

DDR3基本知识 一、DDR3简介 DDR3（double-data-rate three synchronous dynamic random access memory）是应用在计算机及电子产品领域的一种高带宽并行数据总线。DDR3在DDR2的基础上继承发展而来，其数据传输速度为DDR2的两倍。同时，DDR3标准可以使单颗内存芯片的容量更为扩大，达到512Mb至8Gb，从而使采用DDR3芯片的内存条容量扩大到最高16GB。此外，DDR3的工作电压降低为1.5V，比采用1.8V的DDR2省电30%左右。说到底，这些指标上的提升在技术上最大的支撑来自于芯片制造工艺的提升，90nm甚至更先进的45nm制造工艺使得同样功能的MOS管可以制造的更小，从而带来更快、更密、更省电的技术提升。 DDR3的发展实在不能说是顺利，虽然在2005年就已经有最初的标准发布并于2007年应用于Intel P35 “Bearlake”芯片组上，但并没有像业界预想的那样很快替代DDR2，这中间还经历了对SDRAM业界影响深远的金融危机，不但使DDR3占领市场的速度更加减慢，还使DDR3在技术上一度走在世界领先地位的内存大厂奇梦达倒闭，实在是让人惋惜。虽然如此，DDR3现今是并行SDRAM家族中速度最快的成熟标准，JEDEC标准规定的DDR3最高速度可达1600MT/s（注，1MT/s即为每秒钟一百万次传输）。不仅如此，内存厂商还可以生产速度高于JEDEC标准的DDR3产品，如速度为2000MT/s的DDR3产品，甚至有报道称其最高速度可高达2500MT/s。 二、DDR存储器特性 1) 时钟的上升和下降沿同时传输数据 DDR存储器的主要优势就是能够同时在时钟循环的上升和下降沿提取 数据，从而把给定时钟频率的数据速率提高1倍。例如，在DDR200器件中，数据传输频率为200 MHz，而总线速度则为100 MHz。 2) 工作电压低 DDR1、DDR2和DDR3存储器的电压分别为2.5、1.8和1.5V，因此与采用3.3V的正常SDRAM芯片组相比，它们在电源管理中产生的热量更少，效率更高。 3) 延时小 延时性是DDR存储器的另一特性。存储器延时性可通过一系列数字体现，如用于DDR1的2-3-2-6-T1、3-4-4-8或2-2-2-5。这些数字表明存储器进行某一操作所需的时钟脉冲数，数字越小，存储越快。 这些数字代表的操作如下：CL- tRCD – tRP – tRAS – CMD。要理解它们，您必须牢记存储器被内部组织为一个矩阵，数据保存在行和列的交叉点。 ?CL：列地址选通脉冲（CAS）延迟，是从处理器发出数据内存请求到存储

信号完整性分析基础系列之二十四

信号完整性分析基础系列之二十四——关于抖动（上） 美国力科公司深圳代表处汪进进 写在前面的话 抖动话题是示波器测量的最高境界，也是最风云变换的一个话题，这是因为抖动是示波器测量的诸多功能中最和“数学”相关的。玩数学似乎是需要一定境界的。 “力科示波器是怎么测量抖动的?”，“这台示波器抖动测量准不准?”，“时钟抖动和数据抖动测量方法为什么不一样？”，“总体抖动和峰峰值抖动有什么区别? ”，“余辉方法测量抖动不是最方便吗？”，“抖动和眼图，浴盆曲线之间是什么?”，…… 关于抖动的问题层出不穷。这么多年来，在完成了“关于触发（上）、（下）”和“关于眼图（上）、（下）”，“关于S参数（上）（下）”等三篇拙作后，我一直希望有一篇“关于抖动”的文章问世，但每每下笔又忐忑而止，怕有谬误遗毒。今天，当我鼓起勇气来写关于抖动的时候，我需要特别说明，这是未定稿，恳请斧正。 抖动和波形余辉的关系 有一种比较传统的测量抖动的方法，就是利用余辉来查看信号边沿的变化，然后再用光标测量变化的大小（如图1所示），后来更进了一步，可以利用示波器的“余辉直方图”和相关参数自动测量出余辉的变化范围，这样测量的结果就被称为“抖动”。这个方法是在示波器还没有“测量统计”功能之前的方法，但在90年代初力科发明了测量统计功能之后，这个方法就逐渐被淘汰了。 图1 传统的抖动测量方法 这种传统的方法有下面这些缺点：（1）总会引入触发抖动，因此测量的结果很不准确。（2）只能测量某种参数的抖动，譬如触发上升沿，测量下降沿的余辉变化，反应了宽度的抖动，触发上升沿，测量相邻的上升沿的余辉变化，反应了周期的抖动。显然还有很多类型的抖动特别是最重要的TIE抖动无法测量出来。（3）抖动产生的因果关系的信息也无从得知。 定义抖动的四个维度 和抖动相关的名词非常多：时钟抖动，数据抖动; 周期抖动，TIE抖动，相位抖动，cycle-cycle抖动; 峰峰值抖动(pk-pk jitter)，有效值抖动(rms jitter);总体抖动(Tj)，随机抖动(Rj)，固有抖动(Dj);周期性抖动，DCD抖动，ISI抖动，数据相关性抖动; 定时抖动，基于误码率的抖动; 水平线以上的抖动和水平线以下的抖动…… 这些名词反应了定义抖动的不同维度。 回到“什么是抖动”的定义吧。其实抖动的定义一直没有统一，这可能也是因为需要表达清楚这个概念的维度比较多的原因。目前引用得比较多的定义是: Jitter is defined as the short-term variations of a digital signal’s significant instants from their ideal positions in time. 就是说抖动是信号在电平转换时，其边沿与理想位置之间的偏移量。如图2所示，红色的是表示理想信号，实际信号的边沿和红色信号边沿之间的偏差就是抖动。什么是“理想位置”，“理想位置”是怎么得到的？这是被问到后最不好回答的问题。

AltiumDesigner自学电子笔记

第一天 Altium Designer概述 a. （1）电子开发辅助软件的发展； （2）软件安装及破解； （3）软件开发环境； （4）软件功能； （5）preference setting（优先项） b. （1）help文档knowledge center和shortcut keys； （2）基本的窗口操作（移动、合并、split vertical垂直分割、open in new window）；（3）reference designs and exampals； （4）home page；

第二天 电子设计基础知识 a. （1）PCB(Printed Circuit Board)印制电路板设计流程：双面覆铜板下料叠板 数控钻导通孔 检验、去毛刺涮洗 化学镀（导通孔金属化，全板电镀覆铜） 检验涮洗 网印负性电路图形、固化（干膜或湿膜曝光，显影）检验、修版 线路图形电镀 电镀锡（抗腐蚀镍/金） 去印料（感光膜） 刻蚀铜 （退锡） 清洁刷洗 网印阻焊图形（常用热固化绿油） 清洁、干燥 网印标记字符图形、固化 （喷锡） 外形加工 清洗、干燥 电气通断检测 检验包装 成品出厂； （2）EDA设计基本流程： 原理图设计 网络报表的生成 印制板的设计； （3）印制板总体设计的基本流程： 原理图设计 原理图仿真 网络报表的生成 印制板的设计 信完整性分析 文件储存及打印； （4）原理图的一般设计流程： 启动原理图编辑器 设置原理图图纸 设置工作环境

装载元件库 放置元件并布局 原理图布线 原理图的电气检查 网络报表及其他报表的生成 文件储存及打印； （5）PCB设计的一般流程： 启动印制板编辑器 设置工作环境 添加网络报表 设置PCB设计规则 放置原件并布局 印制电路板布线 设计规则检查 各种报表的生成 文件储存及打印； （6）基本概念： 层（Layer）：印制电路板的各铜箔层； 过孔（Via）：为连通各层之间的线路的公共孔； 埋孔（Buriedvias）：中间一层到表面，不穿透整个板子； 盲孔（Blindvias）：只连接中间几层的PCB，在表面无法识别其位置； 丝印层（Overlay）：标志图案代号和文字； 网格填充区（External Plane）：网状铜箔； 填充区（Fill Plane）：完整保留铜箔； SMD封装：表面焊装器件； 焊盘（Pad）； 膜（Mask）：元件面助焊膜，元件面阻焊膜； （7）印制板的基本设计准则 抗干扰设计原则 热设计原则 抗振设计原则 可测试型设计原则 b. （1）抗干扰设计原则 1.电源线的设计：（1）选择合适的电源；（2）尽量加宽电源线；（3）保证电源线、底线走线与数据传输方向一致；（4）使用抗干扰元器件（磁珠、磁环、屏蔽罩、电源滤波器）；（5）电源入口添加去耦电容 2.地线的设计：（1）模拟地与数字地分开；（2）尽量采用单点接地；（3）尽量加宽地线；（4）将敏感电路连接到稳定的接地参考源；（5）对PCB板进行分区设计，把高宽带的噪声电路与低频电路分开；（6）尽量减少接地环路的面积 3.元器件的配置：（1）不要有过长的平行信号线；（2）保证PCB的时钟发生器、晶振和CPU的时钟输入端尽量靠近，同时远离其他低频器件；（3）元器件应围绕核心器件进行配置，尽量减少引线长度；（4）对PCB板按频率和开关特性进行分区布局，保证噪声元器件和非噪声元器件的距离；（5）考虑PCB板在机箱中位置和方向（放出热量高的

信号完整性分析基础之八——抖动的频域分析

在上两篇文章中，我们分别介绍了直方图（统计域分析）和抖动追踪（时域分析）在抖动分析中的应用。从抖动的直方图和抖动追踪波形上我们可以得到抖动的主要构成成分以及抖动参数的变化趋势。如需对抖动的构成做进一步的分析，还需要从频域角度去进一步分析抖动的跟踪波形。 抖动的频谱即是对抖动追踪（jitter track）波形做FFT运算。如下图1所示 为一个时钟周期测量参数的追踪、频谱分析步骤及效果，在抖动频谱图上可以清楚的看出某两个频率值点抖动比较大： 图1 抖动频谱 黄色为实际采集到的时钟波形（C1通道） P1测量C1通道时钟信号的时钟周期 F7函数对P1测量参数进行跟踪 F6对F7进行FFT分析 下图2所示为一典型的串行信号抖动追踪频谱图，从图中可看出各种抖动成分；DDj和Pj为窄带频谱（三角形谱或者谱线）但是DDj和Pj的区别是由于DDj是和码型相关的，其频率fDDJ一般会是数据位率的整数倍，如果Pj的频率fPJ正好等于fDDJ，那么从抖动的频谱图里面是很难将DDj和Pj精确的分开的，所以通常在抖动分解的过程中一般通过时域平均的方法来分解DDj；BUj主要由于串扰等因素引起的，一般分为两种，一种是窄带，但幅度较高，很显然这类BUJ也是很难和PJ区分开的，除非我们知道引起BUJ的源头，知道其频率，所以说我们在抖动测试时得到的PJ一般会包含这类BUJ(所以通常情况下对这类BUJ不加区分，直接算做PJ，而将BUJ分类为PJ和OBUJ，在之前的抖动分类文章中有提及)；另外一类是宽带的BUJ（很多时候也叫OBUJ，other bounded uncorrelated jitter），幅度很小，基本会埋没到RJ中去，这类抖动很容易被误算作RJ，目前使用在示波器上的抖动分解软件只有Lecroy最近推出的SDAII（基于NQ-SCALE抖动分解理论）能够较好的将这类抖动从Rj中剥离出来；RJ是 宽带频谱，幅度很小。

capture allegro 学习笔记

Capture Allegro学习笔记 Allegro中常见的文件格式 .brd 工具：PCB Design Expert PCB布线 .ddb 工具：Protel .art 工具：CAM350 Allegro PCB Design file/impot ARTwork .d 工具：pads2005 .drl 工具：Protel .opj 设计项目工程 .olb 创建新的元件库 allegro/APD.jrl ：记录开启Allegro/APD 期间每一个执行动作的command . 产生在每一次新开启Allegro/APD 的现行工作目录下 .env ：存在pcbenv 下,无扩展名,环境设定档. allegro/APD.ini ：存在pcbenv 下,记录menu 的设定. allegro/APD.geo ：存在pcbenv 下,记录窗口的位置. master.tag ：开启Allegro/APD 期间产生的文字文件,记录最后一次存盘的database文件名称,下次开启Allegro/APD 会将档案load 进来. 从Allegro/APD.ini搜寻directory = 即可知道Master.tag 存在的位置 . lallegro.col ：存在pcbenv 下,从设定颜色的调色盘Read Local 所写出的档案.只会影响到调色盘的24 色而不会影响class/subclass 的设定. .brd ：board file (Allegro). .mcm ：multi-chip module (APD) ,design file. .log ：记录数据处理过程及结果. .art ：artwork 檔. .txt ：文字文件,如参数数据,device 文件 .. 等. .tap ：NC drill 的文字文件. .dat ：资料文件. .scr ：script 或macro 记录文件. .pad ：padstack 檔. .dra ：drawing 档, create symbol 前先建drawing ,之后再compiled 成

信号链基础知识之几个关键的基本概念

信号链基础知识之几个关键的基本概念 一直有人说“一年数字，十年模拟。”。大致意思我猜是说：数字技术相对而言比较简单易懂，而模拟技术是非常深奥难以掌握的。我觉得即便这句话并非“空穴来风”，模拟电子技术也不可能离开那些非常基础的东西而成为美丽、高不可攀的“空中楼阁”。所以说，模拟电子技术的“深不可测”并不应该成为我们畏惧它的原因，相反，我们应该尽量把基础知识打扎实，迎难而上，去体会“模拟技术是一种艺术”！ （1）输入失调电压（Input offset voltage——Vio）： 定义：Vio是使输出电压为零时在运放输入端所加的一个补偿电压。 实际上，由于运放的输入级电路参数不可能绝对对称，所以当输入电压为零时，输出电压并不为零。内部两个差分晶体管的微小差异，通过A倍放大后，即可产生一个不容忽视的输出电压。下图是由输入偏移电压产生的一种极端情况（这个图已把问题说得简单、明了，我就不多说了）， 由此可见，输入偏移电压有时可能使得运放输出级的工作状态进入非线性区。So，要想使运放工作在线性区的话，我们就不得不事先对运放进行调零的操作了！——进行人为地输入一个补偿电压。如下图所示：

（2）输入失调电流（Input Offset Current——Iio）： 碎碎念：对于FET运算放大器来说，由于其输入电阻是“出了名”的极大，以致该类运放的输入失调电流一般是极小的，不至于在运放的输入端产生额外严重的补偿电压。However，反观双极性运算放大器，其输入失调电流在多处情况下是令人无法忍受的，一个有效的处理办法是：尽量使得运放的同相与反相两端保持良好的对称状态，以减小输入失调电流。 （3）负反馈（Negative Feedback）： 由于运放一般具有极大的开环电压增益，所以两个输入端即便是只有很小的电压差，运放的输出级也有可能轻易到达饱和区域。由此，运放几乎只能用于比较器应用了。但是，当引入负反馈后，运放就变成一种非常有用的器件了。引入负反馈能够给放大器的性能带来多方面的改善，比如可以稳定放大倍数、改变输入电阻和输出电阻、展宽频带、减小非线性失真等，考虑到博文的篇幅，留待后文再针对这些情况作专门的分析和讨论。

信号完整性分析

信号完整性背景 信号完整性问题引起人们的注意，最早起源于一次奇怪的设计失败现象。当时，美国硅谷一家著名的影像探测系统制造商早在7 年前就已经成功设计、制造并上市的产品，却在最近从生产线下线的产品中出现了问题，新产品无法正常运行，这是个20MHz 的系统设计，似乎无须考虑高速设计方面的问题，更为让产品设计工程师们困惑的是新产品没有任何设计上的修改，甚至采用的元器件型号也与原始设计的要求一致，唯一的区别是 IC 制造技术的进步，新采购的电子元器件实现了小型化、快速化。新的器件工艺技术使得新生产的每一个芯片都成为高速器件，也正是这些高速器件应用中的信号完整性问题导致了系统的失败。随着集成电路(IC)开关速度的提高，信号的上升和下降时间迅速缩减，不管信号频率如何，系统都将成为高速系统并且会出现各种各样的信号完整性问题。在高速PCB 系统设计方面信号完整性问题主要体现为：工作频率的提高和信号上升/下降时间的缩短，会使系统的时序余量减小甚至出现时序方面的问题；传输线效应导致信号在传输过程中的噪声容限、单调性甚至逻辑错误；信号间的串扰随着信号沿的时间减少而加剧；以及当信号沿的时间接近0.5ns 及以下时，电源系统的稳定性下降和出现电磁干扰问题。

信号完整性含义 信号完整性(Signal Integrity)简称SI，指信号从驱动端沿传输线到达接收端后波形的完整程度。即信号在电路中以正确的时序和电压作出响应的能力。如果电路中信号能够以要求的时序、持续时间和电压幅度到达IC，则该电路具有较好的信号完整性。反之，当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。从广义上讲，信号完整性问题指的是在高速产品中由互连线引起的所有问题，主要表现为五个方面:

信号完整性分析基础系列之一__关于眼图测量(全)

信号完整性分析基础系列之一_——关于眼图测量(全) 您知道吗？眼图的历史可以追溯到大约47年前。在力科于2002年发明基于连续比特位的方法来测量眼图之前，1962年-2002的40年间，眼图的测量是基于采样示波器的传统方法。 您相信吗？在长期的培训和技术支持工作中，我们发现很少有工程师能完整地准确地理解眼图的测量原理。很多工程师们往往满足于各种标准权威机构提供的测量向导，Step by Step，满足于用“万能”的Sigtest软件测量出来的眼图给出的Pass or Fail结论。这种对于Sigtest 的迷恋甚至使有些工程师忘记了眼图是可以作为一项重要的调试工具的。 在我2004年来力科面试前，我也从来没有听说过眼图。那天面试时，老板反复强调力科在眼图测量方面的优势，但我不知所云。之后我Google“眼图”，看到网络上有限的几篇文章，但仍不知所云。刚刚我再次Google“眼图”，仍然没有找到哪怕一篇文章讲透了眼图测量。 网络上搜到的关于眼图的文字，出现频率最多的如下，表达得似乎非常地专业，但却在拒绝我们的阅读兴趣。 “在实际数字互连系统中，完全消除码间串扰是十分困难的，而码间串扰对误码率的影响目前尚无法找到数学上便于处理的统计规律，还不能进行准确计算。为了衡量基带传输系统的性能优劣，在实验室中，通常用示波器观察接收信号波形的方法来分析码间串扰和噪声对系统性能的影响，这就是眼图分析法。 如果将输入波形输入示波器的Y轴，并且当示波器的水平扫描周期和码元定时同步时，适当调整相位，使波形的中心对准取样时刻，在示波器上显示的图形很象人的眼睛，因此被称为眼图（Eye Map）。 二进制信号传输时的眼图只有一只“眼睛”，当传输三元码时，会显示两只“眼睛”。眼图是由各段码元波形叠加而成的，眼图中央的垂直线表示最佳抽样时刻，位于两峰值中间的水平线是判决门限电平。 在无码间串扰和噪声的理想情况下，波形无失真，每个码元将重叠在一起，最终在示波器上看到的是迹线又细又清晰的“眼睛”，“眼”开启得最大。当有码间串扰时，波形失真，码元不完全重合，眼图的迹线就会不清晰，引起“眼”部分闭合。若再加上噪声的影响，则使眼图的线条变得模糊，“眼”开启得小了，因此，“眼”张开的大小表示了失真的程度，反映了码间串扰的强弱。由此可知，眼图能直观地表明码间串扰和噪声的影响，可评价一个基带传输系统性能的优劣。另外也可以用此图形对接收滤波器的特性加以调整，以减小码间串扰和改善系统的传输性能。通常眼图可以用下图所示的图形来描述，由此图可以看出：（1）眼图张开的宽度决定了接收波形可以不受串扰影响而抽样再生的时间间隔。显然，最佳抽样时刻应选在眼睛张开最大的时刻。 （2）眼图斜边的斜率，表示系统对定时抖动（或误差）的灵敏度，斜率越大，系统对定时抖动越敏感。

信号完整性学习笔记

期待解决的问题： 1.为何AC耦合电容放在TX端； 2.为何有的电源或地平面要挖掉一块； 3.搞清楚反射； 4.搞清楚串扰； 5.搞清楚地弹； 6.搞清楚眼图； 7.搞清楚开关噪声； 8.各种地过孔的作用； 9.写一份学习总结。 自己总结： 从微观的角度讲，信号完整性研究的是电子在电场和磁场的作用下是如何运动的，以及这种运动会造成哪些电气特性产生什么变化。 从宏观的角度讲，信号完整性研究的是如何保证信号从源端传送到终端的过程中，失真的程度在要求的范围内。

第1章 四类基本信号完整性问题： 1、单一网络的信号质量：在信号路径和返回路径上由阻抗突变而引起的反射和失真。 2、两个或多个网络间的串扰：理想回路和非理想回路耦合的互电容和互电感。 3、电源分配系统中的轨道塌陷：电源和地网络中的阻抗压降。 4、来自元件或系统的电磁干扰。 阻抗： 1、任何阻抗突变，都会引起电压信号的反射和失真。 2、信号的串扰，是由相邻线条及其返回路径之间的电场和磁场的耦合引起的，信号线间的 互耦合电容和互耦合电感的阻抗决定了耦合电流的值。 3、电源供电轨道的塌陷，与电源分布系统（PDS）的阻抗有关。 4、最大的EMI根源是流经外部电缆的共模电流，此电流由地平面上的电压引起。在电缆周 围使用铁氧体扼流圈，增加共模电流所受到的阻抗，从而减小共模电流。

第2章时域与频域 频谱：在频域中，对波形的描述变为不同正弦波频率值的集合。每个频率值都有相关的幅度和相位。把所有这些频率值及其幅度值的集合称为波形的频谱。（在频域中，描述波形的方法） 频域中的频谱表示的是时域波形包含的所有正弦波频率的幅度。 计算时域波形频谱的唯一方法是傅立叶变换。 即使每个波形的时钟频率相同，然而他们的上升时间可能不同，因此带宽也不同。 每个严肃认真的工程师都应该至少用手工计算一次傅立叶积分来观察它的细节。 带宽：表示频谱中有效的最高正弦波频率分量。 把频谱中更高频率的分量都去掉，也能充分近似时域波形的特征。 信号的带宽就是幅度比理想方波幅度小3dB（50%）的那个最高频率。 上升时间与时钟周期什么关系？ 原则上讲，两者之间的唯一约束是：上升时间一定小于周期的50%。