### 电子科技大学计算机组成原理实验课1-实验5：Verilog时序逻辑设计 #### 实验概述 本次实验是电子科技大学计算机组成原理课程中的一个重要环节，主要目标是通过实际操作来掌握时序逻辑电路的设计方法，特别是使用Verilog硬件描述语言进行设计与仿真的过程。实验分为五个主要部分，包括边沿D触发器74x74、4位通用移位寄存器74x194、3位最大序列长度线性反馈移位寄存器（LFSR）、4位同步计数器74x163以及基于74x163设计的1Hz数字信号发生器。 #### 实验目的 1. **理解并掌握边沿D触发器74x74、同步计数器74x163、4位通用移位寄存器74x194的工作原理。** 2. **使用Verilog语言对这些基本组件进行设计与仿真。** 3. **设计一个3位LFSR计数器，并实现其功能。** 4. **设计一个1Hz数字信号发生器，作为LFSR计数器的时钟信号。** #### 实验内容详解 **1. 边沿D触发器74x74** - **工作原理**：边沿D触发器是一种基本的存储单元，具有置位和清零功能。当CLK（时钟信号）上升沿到来时，根据D输入的状态更新输出Q的状态。 - **Verilog设计**：使用Verilog代码描述该触发器的行为。例如，下面给出了一个简单的边沿D触发器的Verilog实现： ```verilog `timescale 1ns / 1ps module D(CLK, D, PR_L, CLR_L, Q, QN); input CLK, D, PR_L, CLR_L; output Q, QN; wire w1, w2, w3, w4; nand(w1, PR_L, w2, w4); nand(w2, w1, CLR_L, CLK); nand(w3, w2, CLK, w4); nand(w4, w3, CLR_L, D); nand(Q, PR_L, w2, QN); nand(QN, Q, w3, CLR_L); endmodule ``` **2. 4位通用移位寄存器74x194** - **工作原理**：4位通用移位寄存器允许数据按照指定的方向（左移或右移）移动，并可以通过不同的控制信号进行串行或并行加载数据。 - **Verilog设计**：使用Verilog描述74x194的逻辑行为。例如，可以使用如下的Verilog代码实现： ```verilog `timescale 1ns / 1ps module shift_register(DS, SH_LDS, MR, QS, QD); input [3:0] DS; input SH_LDS, MR; output reg [3:0] QS, QD; always @(posedge SH_LDS or posedge MR) begin if (MR) begin QS <= 0; QD <= 0; end else begin QS <= DS; QD <= QS << 1; end end endmodule ``` **3. 3位LFSR计数器** - **设计原理**：LFSR是一种特殊的移位寄存器，通常用于生成伪随机数序列。在这个实验中，需要设计一个3位的LFSR计数器。 - **Verilog设计**：利用上面提到的4位通用移位寄存器74x194和一些额外的逻辑门来构建3位LFSR计数器。设计时需要考虑反馈路径的构造。 **4. 4位同步计数器74x163** - **工作原理**：同步计数器能够在时钟信号的作用下递增计数。 - **Verilog设计**：使用Verilog语言实现74x163的功能。例如，可以使用以下代码： ```verilog `timescale 1ns / 1ps module counter(CLK, LD, ENP, Q, CO); input CLK, LD, ENP; output reg [3:0] Q; output reg CO; always @(posedge CLK or posedge LD) begin if (LD) begin Q <= 4'b0000; end else if (ENP) begin Q <= Q + 1; end end assign CO = (Q == 4'b1111); endmodule ``` **5. 1Hz数字信号发生器** - **设计原理**：利用74x163和其他小规模逻辑门设计1Hz的数字信号发生器。假设输入为100MHz，需要设计一个分频器来将频率降低到1Hz。 - **Verilog设计**：设计一个分频器，将100MHz的输入时钟信号分频为1Hz。这通常涉及多个计数器级联和适当的控制逻辑。 #### 实验总结 本次实验不仅让学生掌握了基本时序逻辑电路的设计方法，还学会了如何使用Verilog语言进行电路设计和仿真。通过具体的实验任务，学生能够深入理解各种时序逻辑元件的工作机制，并将其应用于实际的电路设计中。这对于未来从事计算机组成原理相关领域的学习和研究都是非常有帮助的。

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多模液芯光纤干涉的实验研究主要探讨了多模液芯光纤的一些基本性质，包括干涉条纹的最大可见度条件，并且提供了两种基于干涉传感的测量结果。本文所探讨的光学干涉传感技术是近年来发展迅猛的一个领域，它基于干涉原理，具有极高的灵敏度，因而受到了广泛关注。 文章指出单模光纤相较于多模光纤，在干涉条纹的产生和观察方面具有优势。单模光纤输出的光具有相同的位相和振幅，这使得干涉条纹容易产生并且条纹清晰。然而，多模液芯光纤具有较大的芯径，这使得它们在与光源的耦合、干涉场的强度以及干涉条纹的观察方面具有优势，尽管它们的干涉条纹不如单模光纤的那样简单和清晰。 文章介绍了多模液芯光纤干涉的几个关键性质。基于电磁场理论，阶跃型多模光纤可以通过逐渐改变入射光束的角度来激发连续变化的模式（模带）。每一种模式具有不同的传模常数和延迟时间，而光纤的光线理论为较大的芯径光纤提供了简单明了的分析结果。例如，子午线的最小延迟时间对应于入射角度为0度，而最大延迟时间则对应于入射角度达到最大值。 进一步，文章探讨了如何获得双光路液芯光纤干涉的最大条纹可见度。通过使用自制的液芯光纤和He-Ne激光器作为相干光源，并采用特定的干涉装置进行实验，得出了不同入射光强和不同背景下的最大干涉条纹可见度。实验表明，应选择模变换系数小的光纤以获得高质量的干涉条纹。 文章还讨论了多模光纤干涉的特性，特别是模带的特性，以及如何通过选择具有窄模带的高质量光纤以获得清晰的干涉条纹。这一特性对于多模光纤传感技术尤其重要。由于多模光纤输出的光不是一个模，而是一个模带，因此在多模光纤传感中应选择模变换系数小的光纤，以保证干涉条纹的质量。 另外，文章强调了模变换系数对多模光纤干涉的影响。模变换系数较小的光纤在多模光纤干涉传感中具有更多的优越性，如保偏性好，便于精确测量等。这为多模光纤干涉传感的研究提供了重要的理论基础和实验指导。 文章还提供了一些实验数据和图表来支持其理论分析和结论。这些数据显示了不同实验条件下如何通过改变入射角度和光纤长度来恢复最大条纹可见度，以及如何通过实验装置和实际操作来实现对干涉条纹可见度的精确控制和测量。 综合来看，多模液芯光纤干涉的实验研究不仅为多模光纤干涉传感提供了理论上的分析框架，而且通过一系列实验验证了相关理论和方法的可行性。这些研究结果对于光纤传感技术的发展具有重要意义，特别是在需要高灵敏度和高质量干涉条纹观测的应用场景中。通过持续的研究和探索，多模液芯光纤干涉技术有望在未来得到进一步的发展和应用。

内容概要：本文介绍了一个详细的 SSL 配置实验步骤，涵盖了从配置 IIS 服务器与证书服务，创建和配置独立根CA，申请服务器与客户端证书，直至最终通过 SSL 协议保障 Web 数据的安全传输。文中不仅介绍了各配置步骤的具体操作流程和技术细节，还探讨了利用 Wireshark 对 SSL 握手记录及数据包关键字段进行分析的方法及其重要性。 适用人群：适用于想要深入了解并实操 SSL 安全配置的相关从业者或者计算机网络课程的学生。 使用场景及目标：该文档可以帮助读者更好地掌握 Web 数据的安全传输技术和实际应用；通过实例教学的方式指导读者搭建安全的网络通信环境，尤其是针对 HTTP 到 HTTPS 的升级；提高网络安全意识和技术防护能力。 其他说明：实验环境主要构建于 Windows 系统下的两台虚拟机中，并使用了VMware Workstation进行隔离，使得学员可以在相对独立且稳定的环境下完成整个学习过程。同时借助开源工具 Wireshark 实现对网络协议交互行为的深入解析。

内容概要：本文详细介绍了基于VHDL和Arduino实现的一个智能水位监测与控制系统，主要功能涵盖水位感知和控制水泵自动排水两大部分。系统根据水位传感器采集数据，通过ADC（模拟到数字转换）模块处理信号后将其分类显示（正常-谨慎-危险）。系统利用LED数码管、点阵显示器、以及LMD显示屏直观展示水位，采用蜂鸣器预警，且支持Wi-Fi远程控制。具体实施过程中，通过多个子程序模块（如：ADC采集模块、分频器模块、状态控制模块、显示模块、WiFi模块等），解决了实际操作过程中的一系列问题，比如传感器精度限制、VHDL浮点运算不足等问题。项目最终通过ESP8266连接手机电控抽水，并通过手机Blinker显示和反馈水位。文章还包括详尽的功能介绍和系统资源分配，并提出若干优化建议以提高性能和用户体验。 适合人群：电子电路及嵌入式系统的工程专业大学生、具有一定编程和电路基础的研究人员和开发者。 使用场景及目标：此设计方案适用于高校实验室的自动化控制系统课程作业或科研项目，目标是构建一个能够精准测量水位并在特定情况下进行自动或手动控制排水的小型自动化设备。通过该项目，读者可以深入理解和实践数字电路与网络编程相结合的应用。 其他说明：文中提供了丰富的故障排除经验和系统改进意见，为类似项目的后续开发提供了有价值的参考资料。

### SQL Server 实验知识点解析 — 索引与视图 #### 一、实验目标概述 本实验旨在通过一系列操作加深对SQL Server中索引和视图的理解与应用能力。具体包括以下几个方面： 1. **索引创建**：熟练掌握通过SQL Server图形界面工具以及Transact-SQL语句（`CREATE INDEX`）来创建索引。 2. **索引查看**：学会使用SQL Server图形界面工具和Transact-SQL语句（`sp_helpindex`）来查看索引信息。 3. **索引删除**：熟悉使用SQL Server图形界面工具和Transact-SQL语句（`DROP INDEX`）来删除索引。 4. **索引重命名**：了解如何使用系统存储过程`sp_rename`来重命名索引。 5. **视图创建**：掌握使用SQL Server图形界面工具和Transact-SQL语句（`CREATE VIEW`）创建视图的方法。 6. **视图修改**：学习如何使用Transact-SQL语句（`ALTER VIEW`）来修改已有的视图。 7. **视图删除**：了解使用Transact-SQL语句（`DROP VIEW`）删除视图的基本方法。 #### 二、实验内容详解 ##### 1. 创建主键索引 - **SQL Server管理平台**: 打开SQL Server Management Studio (SSMS)，选择目标数据库，找到表`student_info`或`curriculum`，右键点击“设计”，在表设计器中选中主键列，设置为主键。 - **Transact-SQL语句**: ```sql USE studentsdb; GO -- 为student_info表创建主键索引 ALTER TABLE student_info ADD CONSTRAINT PK_student_info PRIMARY KEY (学号); -- 为curriculum表创建主键索引 ALTER TABLE curriculum ADD CONSTRAINT PK_curriculum PRIMARY KEY (课程编号); ``` ##### 2. 创建唯一性索引 - **SQL Server管理平台**: 同上，但需在索引属性中设置唯一性。 - **Transact-SQL语句**: ```sql USE studentsdb; GO CREATE UNIQUE INDEX idx_unique_course ON curriculum (课程编号); ``` ##### 3. 创建非聚集索引 - **SQL Server管理平台**: 与创建主键索引相似，但在属性中选择非聚集类型。 - **Transact-SQL语句**: ```sql USE studentsdb; GO CREATE NONCLUSTERED INDEX grade_index ON grade (分数); ``` ##### 4. 创建复合唯一索引 - **SQL Server管理平台**: 选择多列并设置为唯一索引。 - **Transact-SQL语句**: ```sql USE studentsdb; GO CREATE UNIQUE INDEX grade_id_c_ind ON grade (学号, 课程编号); ``` ##### 5. 查看索引信息 - **SQL Server管理平台**: 在表设计视图中右键表 -> “修改” -> “索引/键”。 - **Transact-SQL语句**: ```sql USE studentsdb; GO EXEC sp_helpindex @objname = 'grade'; EXEC sp_helpindex @objname = 'student_info'; ``` ##### 6. 创建聚集索引和唯一索引 - **SQL Server管理平台**: 同创建主键索引，但在属性中选择聚集类型和唯一性。 - **Transact-SQL语句**: ```sql USE studentsdb; GO CREATE CLUSTERED INDEX idx_grade_clustered ON grade (学号); CREATE UNIQUE INDEX idx_grade_unique ON grade (课程编号); ``` ##### 7. 重命名索引 - **Transact-SQL语句**: ```sql USE studentsdb; GO EXEC sp_rename 'grade.grade_index', 'grade_ind', 'INDEX'; ``` ##### 8. 删除索引 - **SQL Server管理平台**: 在表设计视图中选择索引 -> 右键点击 -> “删除”。 - **Transact-SQL语句**: ```sql USE studentsdb; GO DROP INDEX grade.grade_ind; ``` ##### 9. 创建视图 - **SQL Server管理平台**: 新建查询窗口 -> 输入`CREATE VIEW`语句 -> 执行。 - **Transact-SQL语句**: ```sql USE studentsdb; GO -- 创建v_stu_i视图 CREATE VIEW v_stu_i AS SELECT 学号, 性别, 家庭住址 FROM student_info; -- 创建v_stu_c视图 CREATE VIEW v_stu_c AS SELECT 学号, 姓名, 课程编号 FROM student_info JOIN curriculum ON student_info.学号 = curriculum.学生编号 WHERE 学号 = '0003'; ``` ##### 10. 修改视图 - **SQL Server管理平台**: 编辑视图 -> 修改查询 -> 保存。 - **Transact-SQL语句**: ```sql USE studentsdb; GO ALTER VIEW v_stu_c AS SELECT 学号, 姓名, COUNT(*) AS 课程数目 FROM student_info JOIN curriculum ON student_info.学号 = curriculum.学生编号 GROUP BY 学号, 姓名; ``` ##### 11. 删除视图 - **Transact-SQL语句**: ```sql USE studentsdb; GO DROP VIEW v_stu_c; ``` 通过以上实验内容的操作与实践, 学生们可以深入理解SQL Server中的索引与视图的创建、管理及优化等关键技术, 进一步提升数据库管理和数据处理的能力。

该项目利用FPGA（Field-Programmable Gate Array）芯片进行设计，旨在实现一个会议发言限时器。软件部分由VHDL（VHSIC Hardware Description Language）编写，负责设定0到99分钟的定时，并通过四位数码管准确显示剩余时间。此外，它还具备暂停和恢复计时的功能，在倒计时最后一分钟会发出警告，计时结束会有长音提示，保证精确度达到±0.1秒/分钟。 硬件设计包含了外围电路，确保了系统的稳定运行。其核心部件是一个直流5V供电的设计，工作电流低至500mA，以节约能源且减少发热。LED灯作为视觉反馈，初始启动时点亮，结束后熄灭；在暂停状态下，则交替闪烁，以指示当前状态。 用户指南如下： 1. 将装置连接到5V电源，确保输入电压稳定。 2. 使用开关或按键启动计时，四位数码管将显示剩余分钟数。 3. 当需要暂停时，按相应的暂停键，LED灯将开始闪烁。 4. 恢复计时只需再次按下启动键，计时继续进行。 5. 音响报警将在倒计时最后一分钟响起，提醒发言者时间接近。 6. 计时结束后，将持续鸣叫的长音提示，此时需及时停止发言。 以上步骤完成

实验三共射放大电路增益、失真特性计算、仿真、测试分析报告 本实验报告的主要目的是掌握共射电路静态工作点的计算、仿真、测试方法；掌握电路主要参数的计算、中频时输入、输出波形的相位关系、失真的类型及产生的原因。 一、静态工作点计算 静态工作点是电子电路中一个基础概念，指的是晶体管在不受外部信号影响时的工作状态。为了计算静态工作点，需要获取晶体管的β值，可以通过万用表的β测试功能来获取。在本实验中，我们使用 2N5551 晶体管，通过测量获取的β值为 174。然后，我们可以根据 Multisim 模型中的参数修改方法，修改模型中的参数，以计算静态工作点。 计算结果显示，静态工作点的 IBQ、IEQ、VCEQ 分别为 12.11 μA、2.121 mA、2.109 mA。同时，我们还进行了仿真和测试，结果分别为 12.139 μA、2.124 mA、2.112 mA 和 11.657 μA、2.042 mA、2.051 mA。 通过对比分析，我们可以看到，计算值与仿真值的结果差距较小，而与实际测量值的结果差距较大。这是由于计算时我们使用了精确计算的方法，与 Multisim 仿真理想化测量结果受其他因素影响较小，而与实际用万用表测量所得结果差距较大。 二、波形及增益 在本实验中，我们还计算了电路的交流电压增益。我们输入 1kHz 50mV（峰值）正弦信号，计算正负半周的峰值。结果显示，计算值、仿真值和测试值分别为 14.37、13.86 和 13.66。 通过波形分析，我们可以看到，仿真与测试的波形有无明显饱和、截止失真。存在非线性失真使得波形正负半周峰值有差异，且正半周非线性失真比负半周大。同时，我们还可以看到，输出与输入的相位关系是反相的。 我们还分析了计算、仿真、测试的电压增益误差及原因。结果显示，计算与仿真两者的误差较小，而在实际测量时产生误差较大。其误差产生的可能原因包括电源电压的波动、环境温度的影响、仿真模型的精度和测量误差等。 本实验报告的主要内容是掌握共射电路静态工作点的计算、仿真、测试方法，并掌握电路主要参数的计算、中频时输入、输出波形的相位关系、失真的类型及产生的原因。

西安电子科技大学的MySQL数据库上机任务旨在帮助学生深入理解数据库管理和SQL语言的核心概念。以下是任务内容及关键知识点的重新表述： 创建视图：基于第一次上机创建的银行数据库，创建一个名为branch_detail的视图，用于展示每个支行的存款客户数量、存款总额、贷款客户数量和贷款总额。 索引的创建与影响：在account表的account_number属性上建立索引，并插入大量数据，对比有无索引时查询速度的差异。 角色的创建与权限管理：创建一个名为branch_manager的角色，赋予其对branch表的插入、删除和更新权限。 自由练习：自由练习第四章中级SQL的其他特性，如联接查询、子查询、事务处理、存储过程等。 视图的创建：视图是数据库中的虚拟表，基于SQL查询动态生成。本任务中，branch_detail视图通过连接branch023、account023、depositor023、loan023和borrower023表，计算每个支行的存款和贷款数据。创建视图的SQL语句如下： 索引的创建与影响：索引用于加速数据检索。在account表的account_number属性上创建索引可以提高查询速度。创建索引的SQL语句为： 学生需要在account表中插入大量数据，并对比有无索引时执行相同查询的速度差异，以验证索引的效果。 角色的创建与权限管理：MySQL支持创建用户角色并分配不同的权限。本任务中，创建了一个名为branch_manager的角色，该角色拥有对branch023表的插入、删除和更新权限。创建角色和分配权限的SQL语句如下： 这使得branch_manager用户可以进行与分支管理相关的操作。 自定义类型的创建：虽然任务中未明确要求，但MySQL支持创建自定义类型以增强数据的表达能力。例如，可以创建一个名为dollars的自定义类型，用于表示货币金