《计算方法》
 
实验报告
 
学 院： 信息学院
 
专 业： 计算机科学与技术
 
指导教师： 郭卫斌
 
班级学号： 10101438 计102
 
姓 名： 闻翰
 
计算机科学与工程系
 
实验五 线性方程组的迭代法实验
 
一. 实验目的
 
(1)深入理解线性方程组的迭代法的设计思想，学会利用系数矩阵的性质以保证迭
 
代过程的收敛性，以及解决某些实际的线性方程组求解问题。 (2)熟悉Matlab编程环境，利用Matlab解决具体的方程求根问题。
 
二. 实验要求
 
建立Jacobi迭代公式、Gauss-Seidel迭代公式和超松弛迭代公式，用Matlab软件实现线性方程组求解的Jacobi迭代法、Gauss-Seidel迭代法和超松弛迭代法，并用实例在计算机上计算。
 
三. 实验内容
 
1. 实验题目
 
(1)分别利用Jacobi迭代和Gauss-Seidel迭代求解下列线性方程组，取
 
T5
 
x0,0,0,0,0,0，要求精度10：
 
410100
 
141010
 
014001
 
100410
 
010141
 
0x10
 
x0521x300x461x5246x6
 
(2)分别取1、1.05、1.1、1.25和1.8，用超松弛法求解上面的方程组，要求精度
 
为105。 2. 设计思想 1.Jacobi迭代:
 
Jacobi迭代的设计思想是将所给线性方程组逐步对角化，将一般形式的线性方程组的求解归结为对角方程组求解过程的重复。 2.Gauss-Seidel迭代:
 
Gauss-Seidel迭代的设计思想是将一般形式的线性方程组的求解过程归结为下三角方程组求解过程的重复。 3.超松弛迭代：
 
基于Gauss-Seidel迭代，对i=1，2，…反复执行计算迭代公式，即为超松弛迭代。
 
3. 对应程序 1.Jacobi迭代：
 
function [x,k]=Jacobimethod(A,b,x0,N,emg)
 
%A是线性方程组的左端矩阵，b是右端向量，x0是迭代初始值
 
% N表示迭代次数上限，emg表示控制精度，k表示迭代次数，x是解 n=length(A);
 
x1=zeros(n,1);x2=zeros(n,1); x1=x0;k=0;
 
r=max(abs(b-A*x1)); while r>emg for i=1:n sum=0; for j=1:n if i~=j
 
sum=sum+A(i,j)*x1(j); end end
 
x2(i)=(b(i)-sum)/A(i,i); end
 
r=max(abs(x2-x1)); x1=x2; k=k+1; if k>N
 
disp('迭代失败，返回'); return; end end x=x1;
 
2.Gauss-Seidel迭代：
 
function [x,k]=Gaussmethod(A,b,x0,N,emg)
 
%A是线性方程组的左端矩阵，b是右端向量，x0是迭代初始值 % N表示迭代次数上限，emg表示控制精度，k表示迭代次数，x是解 n=length(A);
 
x1=zeros(n,1);x2=zeros(n,1); x1=x0;
 
r=max(abs(b-A*x1)); k=0;
 
while r>emg for i=1:n sum=0; for j=1:n if j>i
 
sum=sum+A(i,j)*x1(j); elseif j
 
sum=sum+A(i,j)*x2(j); end end
 
x2(i)=(b(i)-sum)/A(i,i); end
 
r=max(abs(x2-x1)); x1=x2; k=k+1; if k>N
 
disp('迭代失败，返回'); return; end end x=x1;
 
3.超松弛(SOR)迭代：
 
function [x,k]=SORmethod(A,b,x0,N,emg,w)
 
%A是线性方程组的左端矩阵，b是右端向量，x0是迭代初始值 % N表示迭代次数上限，emg表示控制精度，k表示迭代次数，x是解 %w表示松弛因子
 
n=length(A);
 
x1=zeros(n,1);x2=zeros(n,1); x1=x0;
 
r=max(abs(b-A*x1)); k=0;
 
while r>emg for i=1:n sum=0; for j=1:n if j>=i
 
sum=sum+A(i,j)*x1(j); elseif j
 
sum=sum+A(i,j)*x2(j); end end
 
x2(i)=x1(i)+w*(b(i)-sum)/A(i,i); end
 
r=max(abs(x2-x1)); x1=x2; k=k+1; if k>N
 
disp('迭代失败，返回'); return; end end x=x1;
 
4. 实验结果 1.Jacobi迭代：
 
2.Gauss-Seidel迭代：
 
3.超松弛(SOR)迭代： w=1：
 
w=1.05:
 
w=1.1:
 
w=1.25:
 
w=1.8:
 
四. 实验体会
 
在同等精度下，Gauss-Seidel迭代法比Jacobi迭代法收敛速度快。一般来说，Gauss-Seidel迭代法比Jacobi迭代法收敛要快，但有时反而比Jacobi迭代法要慢，而且Jacobi迭代法更易于优化。因此，两种方法各有优缺点，使用时要根据所需适当选取。
 
当松弛因子为1时，超松弛迭代方法等同于Gauss-Seidel迭代法，这和理论推导完全相同。另外，超松弛迭代法的收敛速度完全取决于松弛因子的选取，一个适当的因子能大大提高收敛速度。

FPGA中LPM_ROM定制与读出实验
 
一．实验目的
   1.掌握FPGA中lpm_ROM的设置，作为只读存储器ROM的工作特性和配置方法；
   2.用文本编辑器编辑mif文件配置ROM，学习将程序代码以mif格式文件加载于lpm_ROM中；
   3.在初始化存储器编辑窗口编辑mif文件配置ROM；
   4.验证FPGA中mega_lpm_ROM的功能。
 
二．实验原理
   ALTERA的FPGA中有许多可调用的LPM (Library Parameterized Modules)参数化的模块库，可构成如lpm_rom、lpm_ram_io、lpm_fifo、lpm_ram_dq的存储器结构。CPU中的重要部件，如RAM、ROM可直接调用他们构成，因此在FPGA中利用嵌入式阵列块EAB可以构成各种结构的存储器，lpm_ROM是其中的一种。lpm_ROM有5组信号：地址信号address[ ]、数据信号q[ ]、时钟信号inclock、outclock、允许信号memenable，其参数都是可以设定的。由于ROM是只读存储器，所以它的数据口是单向的输出端口，ROM中的数据是在对FPGA现场配置时，通过配置文件一起写入存储单元的。
 实验中主要应掌握以下三方面的内容：
   1.lpm_ROM的参数设置；
   2.lpm_ROM中数据的写入，即LPM_FILE初始化文件的编写；
   3.lpm_ROM的实际应用，在实验台上的调试方法。
 
三．实验步骤
   1.建立工程：
   A.新建一个存储器初始化（.mif）文件。
   B.打开QuartusII，在顶部菜单中选File -> New other files ->memory initialization file ，单击OK，在弹出的对话框中输入字数64和字长8，单击OK， 打开存储器初始化编辑窗口。利用View菜单命令，改变地址或字长的显示格式等，选择要编辑的字（反白显示），直接输入内容。然后点File ->save as，在弹出的对话框中选择 “保存在” D:\lpm_rom，输入文件名Mif1，文件名后缀选择.mif，取消最下面一行的Create new project based on this file的选择框的对勾，点击保存完成。
   C.打开QuartusII，选File ->New Block Diagram/schematic File单击OK，进入图形输入界面，单击鼠标右键，点Insert ->Symobl…，在libraries库中选择需要的元件，（如果知道元件名称也可以直接输入），在这里我们在Name框中直接输入lpm_rom，点OK，在弹出的窗口中选择VHDL，在What name do you want for the output file? 点Browse，选择元件存放的文件夹D:\lpm_rom，给元件取名lpm_rom0，点击next ，进入LPM_ROM选择对话框，在currently select device family中选择芯片Cyclone III，选宽8位，64字节，选中Dual clock，点next进入下一界面， 去掉已打勾的“q”output port，然后点next进入下一界面，点browse，选前面已建立的D: D:\lpm_rom\ Mif1。mif文件，点next -> next，Finish完成lpm_rom0的输入。重复点鼠标右键选Insert Symobl…，在libraries库中择其他需要的input，output引脚。连接到lpm_rom0对应的端口，修改输入引脚名称一个为a[5…0]，时钟名为clk， 输出引脚的名称为q[7…0]，然后点save，在弹出的窗口Do you want to create a new project on this file? 回答“是”，点next -> next ，在窗口中选择存入新建的文件夹D:\lpm_rom中，项目名lpm_rom0，lpm_rom0，点next->next，在设备窗口中分别选择：Family为CycloneIII， package为PQFP， Pin count为240， Speed grade为8，点next -> next ->选择EP3C40Q248C8，Finish保存。
   D.在快捷键中，点击编译键►完成编译。如果有错误，可返回前面重新检查、修改输入后再次编译，直到看到提示编译成功信息。
   2.波形仿真：
   A.打开QuartusII，选File File -> New other files -> Vector Waveform File，点击OK进入仿真界面。
   B.在左空白处双击左键，在新出现的对话框的Radix中选择Hexadecimal（16进制），点Node Finder点list选中需要仿真的信号，a[5…0]，clk，[7…0]点击OK->OK。
   C.加入信号。
   D.选仿真需要的时间，点击Edit，选择End time (100 us)。点a[0]，设置为高电平。点clk （10 ns），一般可设置时钟的周期为10-100 us ，End time为1-100 us。
   E.保存。系统会自动把后缀加上。
   F.仿真。点快捷键 仿真。
   3.引脚锁定
   仿真完成后，选择菜单Assignments-> pins->Location，根据实验电路结构图NO。0和芯片引脚对照表， 查出a[5…0]，clk，q[7…0] ，在核心芯片EP3C40Q240C8上所对应的引脚号，进行引脚锁定。引脚锁定后再次编译，点快捷键►编译。
   4.下载
   将电脑与实验箱通过并口连接接好，点快捷键，在出现的*.sof文件上， 选中program/configure点快捷键。即可设计下载到FPGA中。最后是用实验箱进行硬件测试。
 
四.实验要求
   1.实验前认真复习LPM-ROM存储器部分的有关内容。
   2.记录实验数据，写出实验报告，给出仿真波形图。
   3.通过本实验，对FPGA中EAB构成的LPM-ROM存储器有何认识，有什么收获？
 
五. 实验结果
   1.存储器初始化文件内容：
 
   2.LPM_ROM图形文件：
 
   3.波形仿真结果：
 
   4.引脚锁定结果：
 
   5. 下载到FPGA：
 
   6.FPGA实验板初始化状态：
 
   选择实验电路模式为NO。0，24位数据输出由数码8至数码3显示，6位地址由键2、键1输入，键1负责低4位，地址锁存时钟CLK由键8控制，每一次上升沿，将地址锁入，数码管8/7/6/5/4/3将显示ROM中输出的数据。发光管8至1显示输入的6位地址值。
 例如：当由键2、键1输入的地址为000001时，数码管3显示000001F，表示读取的数据为十进制的1；当由键2、键1输入的地址为010001时，数码管3显示000011FF，表示读取的数据为十进制的17。由此可见，本次实验成功地验证了FPGA中mega_lpm_ROM的功能。
 六．思考题
   1.如何在图形编辑窗口中设计LPM-ROM存储器？怎样设计地址宽度和数据线的宽度？
   答：进入图形输入界面，双击鼠标左键，在Name框中输入lpm_rom，点OK，在弹出的窗口中选择VHDL，在What name do you want for the output file?中点Browse，选择元件存放的文件夹D:\lpm_rom，给元件取名lpm_rom0，点击next，进入LPM_ROM选择对话框，在currently select device family 中选择芯片Cyclone III，选宽8位，64字节。
   2.怎样导入LPM-ROM的设计参数文件和存储LPM-ROM的设计参数文件？
   答：点next进入下一界面，去掉已打勾的“q”output port，点next进入下一界面，点browse，选前面已建立的D: D:\lpm_rom\ Mif1。mif文件，点next->next，最后点击Finish完成lpm_rom0的输入。
   3.怎样对LPM-ROM的设计参数文件进行软件仿真测试？
   答：选File File->New other files->Vector Waveform File，点击OK进入仿真界面。在左空白处双击左键，在新出现的对话框的Radix中选择Hexadecimal（16进制），点Node Finder点list选中需要仿真的信号：a[5…0]，clk，[7…0]点击OK。加入信号，选仿真需要的时间，点击Edit，设置End time为100 us。设置A组信号的变化为从0-63（十进制），每隔10us变化一次，同时设置时钟的周期为20us。保存，点快捷键 仿真。
   4.怎样在实验台上对LPM-ROM进行测试？
   答：仿真完成后，选择菜单Assignments->pins->Location，根据实验电路结构图NO。0和芯片引脚对照表，查出a[5…0]，clk，q[7…0]，在核心芯片EP3C40Q240C8上所对应的引脚号，进行引脚锁定。引脚锁定后再次编译，点快捷键►编译。将电脑与实验箱通过并口连接接好，点快捷键，在出现的*.sof文件中选中program/configure点快捷键即可将设计下载到FPGA中，最后用实验箱进行硬件测试。
 七．心得体会
   1.本次实验是这学期计组实验的第一次实验。通过本次实验，我初步掌握了FPGA中lpm_ROM的设置，复习了课本中只读存储器ROM的工作特性。
   2.通过本次实验，我学会了用文本编辑器编辑mif文件配置ROM，将代码以mif格式文件加载于lpm_ROM中；
   3.通过本次实验，我学会了如何将配置文件下载到FPGA中并进行硬件验证。
   4.虽然实验中遇到了很多困难，如电路图少连了线、引脚分配错误、USB-Blaster数据线有问题，板子内部原因等等，但最终仍在老师的指导下成功完成了实验。

 
多表查询实验报告
 
《数据库系统概论》实验报告
 
实验名称： 多表查询
 
实 验 人：
 
实验地点： 实验楼317
 
实验日期： 2009-10-12
 
实验准备
 
1．硬件及软件环境要求
 
为了使该实验顺利进行，需要有一台计算机，计算机必须安装Windows 2000、Windows XP或Windows NT操作系统，还必须安装Microsoft SQL Server 2000 任意一版本(个人版、标准版、企业版)。实验开始之前，必须将实验1.2节中创建好的SCDB数据库和ShiYan数据库附加到当前SQL数据库服务器中。
 
2．本实验涉及的主要SQL语句的语法格式及各种操作说明
 
数据库各数据表中存放着不同的数据，用户经常需要用多个表中的数据来组合提炼出所需的数据信息，如果一个查询需要对多个表进行操作，这一查询就称为多表查询(或关联查询)。多表查询是通过各个表之间共同的关联属性列来实现数据查询的，它是关系数据库查询操作的一种最常见的方法。多表查询主要表现为连接查询、嵌套查询、集合查询等几种形式。
 
(1) 连接查询
 
连接查询是关系数据库中最主要的查询，包括等值连接查询、自然连接查询、非等值连接查询、自身连接查询、外连接查询和复合条件连接查询。
 
1) 等值、非等值和自然连接查询
 
连接查询中用来连接两张表的条件称为连接条件或连接谓词，其语法为：
 
SELECT column_name [ ,...n ]
 
?[ FROM tablename1,tablename2 ]
 
?WHERE [tablename1].< column_name >[tablename2].< column_name >
 
【说明】
 
operator：连接运算符。当为“=”时，称为等值连接；否则称为非等值连接；在等值连接中，如果将目标列中重复的属性列去掉则称为自然连接。
 
2) 外连接查询
 
在通常的连接操作中，只有满足条件的元组才能作为结果输出，但如果想以某张表作为主体列出所有的情况，在没有信息的情况下，只能输出其基本情况信息，这时就需要使用外连接查询。SELECT column_name [ ,...n ]
 
?[ FROM tablename1,tablename2 ]
 
?WHERE [tablename1].< column_name >[(*)][(*)]
 
[tablename2].< column_name >
 
【说明】
 
外连接的表示方法为在连接谓词的某一边加符号“*”(外连接符)。外连接符出现在的左边称为左外连接；外连接符出现在的右边称为右外连接。
 
SELECT column_name [ ,...n ]
 
?[ FROM tablename1,tablename2 ]
 
?WHERE [tablename1].< column_name >[tablename2].< column_name >
 
 [tablename1].< column_name >
 
[tablename2].< column_name > [ ,...n ]
 
【说明】
 
link：逻辑连接词，可以是AND、OR、NOT或其他限定条件。
 
(2) 嵌套查询
 
一个SELECT-FROM-WHERE语句称为一个查询块。将一个查询块嵌套在另一个查询块的WHERE子句或HAVING短语的条件中的查询称为嵌套查询。在嵌套查询中，子查询的结果往往是一个集合，因此IN、EXISTS等谓词经常使用在嵌套查询中。
 
(3) 集合查询
 
如果有多个不同的查询结果数据集，但又希望它们连接在一起，组成一组数据，这组数据就是这多个结果集的逻辑联合。
 
SELECT SPJ.SNO
 
FROM SPJ
 
WHERE SPJ.JNO='j1' AND SPJ.PNO in(
 
select P.PNO
 
from P
 
where P.COLOR='红')
 
2．查询没有使用天津供应商生产的零件并且当前工程所使用零件的颜色全部为红色的工程号JNO。
 
select SPJ.JNO
 
from SPJ
 
where SPJ.PNO in(
 
select P.PNO
 
from P
 
where P.COLOR='红') AND
 
SPJ.SNO in(
 
select S.SNO
 
from S
 
where S.CITY!='天津')
 
3．查询至少选用了供应商S1所供应的全部零件的工程号JNO。
 
select SPJ.JNO
 
from SPJ
 
where SPJ.SNO

 
数据库实验六多表查询实验报告
 
实 验 报 告
 
专业：计算机科学与技术 班级： 学号： 姓名：
 
课程名称：数据库系统原理 2012 -2013学年度第2学期
 
课程类别：专业必修 实验时间：2013 年 4 月 20日实验名称：实验六 多表查询实验目的和要求：
 
了解查询的概念和方法
 
掌握查询分析器的使用方法
 
掌握复杂查询的实现方法
 
掌握多表连接的方法
 
掌握嵌套查询与集合的基本方法
 
掌握SELECT语句在多表查询中的应用实验软硬件要求：安装Window 2000或windows xp或Windows NT操作系统和 SQL Server 2000的计算机或SQL Server 2005实验内容、实验过程、所遇问题及其解决方法
 
(附页)实验总结及心得体会：这次实验使我对SQL语句和查询分析器的使用方法有了基本了解。评定成绩： 批阅教师： 年 月 日附页
 
实验内容：
 
针对实验数据库shiyan，完成以下单表查询操作：
 
1．查询为工程J1供应红色零件的供应商号码SNO。
 
2．查询没有使用天津供应商生产的零件并且当前工程所使用零件的颜色全部为红色的工程号JNO。
 
3．查询至少选用了供应商S1所供应的全部零件的工程号JNO。
 
4．找出工程项目J2使用的各种零件的名称及其重量。
 
5．找出上海厂商供应的所有零件号码。
 
6．找出使用上海产的零件的工程名称。
 
7．找出没有使用天津产的零件的工程号码。
 
8．找出重量最轻的红色零件的零件编号PNO。
 
9．找出供应商与工程所在城市相同的供应商提供的零件号码。
 
10．找出所有这样的一些＜CITY，CITY，PNAME＞三元组，使得第一个城市的供应商为第二个城市的工程供应零件的名称为PNAME。
 
11．重复第15题，但不检索两个CITY值相同的三元组。
 
12．找出供应商S1为工程名中含有“厂”字的工程供应的零件数量总和。
 
实验方法、步骤以及实验结果：
 
操作1
 
(1)打开SQL Server查询分析器。
 
(2)在查询分析器中输入如下所示的SQL脚本：
 
use ShiYan
 
go
 
select sno
 
from spj
 
where jno='j1' and pno in (select pno
 
from p
 
where color='红')
 
操作2
 
(1)打开SQL Server查询分析器。
 
(2)在查询分析器中输入如下所示的SQL脚本：
 
use shiyan
 
go
 
select jno
 
from spj
 
where sno in (select sno
 
from s
 
where city<>'天津')
 
and
 
pno in (select pno
 
from p
 
where color='红')
 
操作结果：
 
操作3
 
(1)打开SQL Server查询分析器。
 
(2)在查询分析器中输入如下所示的SQL脚本：
 
select distinct jno
 
from spj as x
 
where not exists ( select *
 
from spj as y
 
where sno='s1'
 
and not exists (select *
 
from spj as z
 
where z.pno=y.pno and z.jno=x.jno))
 
操作结果：
 
操作4
 
(1)打开SQL Server查询分析器。
 
(2)在查询分析器中输入如下所示的SQL脚本：
 
use shiyan
 
go
 
select pname,weight
 
from p,spj
 
where spj.jno='j2' and spj.pno=p.pno
 
或者
 
select pname,weight
 
from p
 
where pno in (select distinct pno from spj where jno='j2')
 
操作结果：
 
操作5
 
(1)打开SQL Server查询分析器。
 
(2)在查询分析器中输入如下所示的SQL脚本：
 
use shiyan
 
go
 
select distinct pno
 
from