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  3. [说明]在开发某嵌入式系统时，设计人员根据系统要求，分别编写了如下程序，其中：

[说明]在开发某嵌入式系统时，设计人员根据系统要求，分别编写了如下程序，其中：

admin2022-08-02  55
问题 [说明]在开发某嵌入式系统时，设计人员根据系统要求，分别编写了如下程序，其中：    [程序1]：实现两个变量的值的互换；    [程序2]：完成某功能的C语言程序；    [程序3]和[程序4]：是P、V操作的形式化定义，设S为信号量。在多道程序系统中，进程是并发执行的。这些进程间存在着不同的相互制约关系，主要表现为同步和互斥两个方面。信号量是解决进程间同步与互斥的有效方法。    [程序1]    void swap (int  n1, int n2)    {    int tmp=n1;    n1=n2;    n2=tmp;    [程序2]    #include image.pngstdio.h＞ int fun (int n)    {    int f0=0, f1=1, f, i;    if (n==0) return 0;    if (n==1)  return 1;    for(i=2j; iimage.png=n; i++)    {    f=f0+f1;    f0=f1;    f1=f;    }    return f;    }    void main12    {int n=5;    printf ("fun(%d)=%d\n", n, fun(n));    n=7;    printf ("fun(%d)=%d\n", n, fun(n));    n=9;    printf ("fun(%d)=%d\n", n, fun(n));    }    [程序3]    P操作的形式化定义：P (S)    {    ______;    if(______){  阻塞该进程；将该进程插入信号量S的等待队列； }  }   [程序4]V操作的形式化定义：V(S)    {    ______;    if(______){   从信号量S的等待队列中取出队首进程；将其插入就绪队列； }  }1、执行[程序1]后，没有能够实现两个变量值的交换，为什么?请修改上述函数，实现两个变量值的交换，要求函数无返回值，形式为：void swap(...)。2、请问[程序2]运行结果是什么?3、请简述什么是临界资源?什么是临界区? 请完成[程序3]和[程序4]的形式化定义。
选项
答案
解析 1、两个变量不能交换值的原因：因为函数是传值的，函数形参值的交换，并不影响到实参的值的变化。   

正确的函数编写如下(下面只是范例，变量名称不作要求)：void swap (int *pn1, int *pn2)   {  int tmp=*pn1;    *pn1=*pn2;    *pn2=tmp;   }

2、第一次输出：fun(5)=5  第二次输出：fun(7)=13    第三次输出：fun(9)=34

3、临界资源：一次只能使一个进程访问的资源称为临界资源。临界区：进程中访问临界资源的那段代码称为临界区。 (1)S--  (2)S＜0  (3)S++  (4)S＜=0

1、本题考查嵌入式C/C++语言编程基础知识。   

函数swap采用值传递，虽然将形参n1和n2交换了，但是并不影响到实参，所以执行[程序1]后，实参变量并没有完成数据交换。将值传递改成指针传递就可以了。  

对应的swap函数应修改如下： swap (int *pn1, int *pn2)    {    int tmp;    tmp=*pn1;    *pn1=*pn2;    *pn2=tmp;    }

2、当n=5时，初始：f0=0，f1=1；for循环计算如下：i=2: f=0+1=1; f0=1; f1=1;    i=3: f=1+1=2; f0=1; f1=2;    i=4: f=1+2=3; f0=2; f1=3;    i=5: f=2+3=5; f0=3; f1=5;    所以，调用fun(5)，得到返回值5；同理，可计算出fun(7)=13; fun(9)=34。

3、在多道程序系统中，进程是并发执行的，这些进程之间存在着不同的相互制约关系。进程之间的这种制约关系来源于并发进程的合作以及对资源的共享。   

进程在运行过程中，一般会与其他进程共享资源，而有些资源的使用具有排他性。系统中的多个进程可以共享系统的各种资源，然而其中许多资源一次只能为一个进程所使用，通常把一次仅允许一个进程使用的资源称为临界资源。许多物理设备都属于临界资源，如打印机、绘图机等。除物理设备外，还有许多变量、数据等都可由若干进程所共享，它们也属于临界资源。进程中访问临界资源的那段代码称为临界区，也称为临界段。   

访问临界资源应遵循如下原则：①空闲让进(或有空即进)：当没有进程处于临界区时，可以允许一个请求进入临界区的进程立即进入自己的临界区；②忙则等待(或无空则等)：当已有进程进入其临界区时，其他试图进入临界区的进程必须等待；③有限等待：对要求访问临界资源的进程，应保证能在有限时间内进入自己的临界区；④让权等待：当进程不能进入自己的临界区时，应释放处理机。

信号量是荷兰著名的计算机科学家Dijkstra于1965年提出的一个同步机制，其基本思想是在多个相互合作的进程之间使用简单的信号来同步。   

在操作系统中，信号量是表示资源的实体，除信号量的初值外，信号量的值仅能由P操作(又称Wait操作)和V操作(又称Signal操作)改变。   

设S为一个信号量，P(S)执行时主要完成：先执行S=S-1；若S≥0则进程继续运行；若S＜0则阻塞改进程，并将它插入该信号量的等待队列中。   

V(S)执行时主要完成：先执行S=S+1；若S＞0则进程继续执行；若S≤0则从该信号量等待队列中移出第一个进程，使其变为就绪状态并插入就绪队列，然后再返回原进程继续执行。   

P、V操作的形式化描述如下：P(S)   {  S --;    IF(S＜0){    阻塞该进程;  将该进程插入信号量s的等待队列;  }  }    V(S)    {  S++;  IF(S＜=0)  {  从信号量S的等待队列中取出队首进程;    将其插入就绪队列;  }  }
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