网硕互联帮助中心前言
计算机四级嵌入式主要考试的内容分为两个大部分：计算机组成与接口和操作系统原理
考点大纲每年不敢保证都一模一样，可以参考官网的考试大纲按需复习，但每年考来考去大差不差的都是那些东西。 官网网址：https://ncre.neea.edu.cn/html1/category/1507/899-1.htm
2025年的考试大纲如下所示：
我会按照该大纲的顺序将整理出来的知识点一章一章整理出来，都放在这个专栏中，希望能够帮助各位准备考试的同学能够顺利通过！
目录
前言
一、管程
二、PV 操作（P 减 V 加）
三、进程互斥的解决方式
（一）解决思路
（二）临界区相关
（三）硬件实现方法
（四）其他相关算法与机制
四、进程间相互制约关系
五、进程同步机制的准则
六、经典生产者 – 消费者模型
七、消息缓冲通信机制组成
八、加锁与 PV 操作的区别
九、选课系统程序相关题目分析
（一）题目一
（二）题目二
论文投稿： 2026年第二届人工智能与计算智能国际学术会议（AICI 2026） 大会官网：https://ais.cn/u/FRfIrm 大会时间：2026年2月6-8日 大会地点：中国-郑州-郑东新区城际酒店
一、管程
- 局部于管程的数据结构，仅能被局部于管程的过程访问，管程之外的过程无法访问。
- 局部于管程的过程，仅能访问管程内的数据结构。
二、PV 操作（P 减 V 加）
- P(S)
- 将信号量 S 的值减 1（S=S-1）。
- 若 S≥0，该进程继续执行；否则，进程置为等待状态，排入等待队列。
- V(S)
- 将信号量 S 的值加 1（S=S+1）。
- 若 S>0，该进程继续执行；否则，释放队列中第一个等待信号量的进程。
三、进程互斥的解决方式
（一）解决思路
（二）临界区相关
- 进入区：进程访问临界资源前，需调用进入区代码（P 操作）。
- 临界区：执行访问临界资源的代码。
- 退出区：执行退出区代码（V 操作）。
（三）硬件实现方法
- Test-and-Set（TS）指令
- 算法逻辑：测试锁变量的值，若为 1，则重复测试；若为 0，立即将锁变量置为 1，进入临界区。
- 核心特性：是一条完整的指令，执行过程不可中断，保证锁的测试和关闭的连续性。
- 退出操作：退出临界区时，将锁变量置为 0。
- Swap 或 Exchange 指令：寄存器和存储内容交换的指令，可用于信号量操作，实现系统任务之间的同步或互斥。
- 使用范围广：适用于任意数目的进程，单处理器和多处理器环境中完全相同。
- 简单：标志设置简单、含义明确，易验证正确性。
- 支持多个临界区：一个进程内有多个临界区时，只需为每个临界区设立一个布尔变量。
- 进程等待进入临界区时，耗费处理机时间，无法实现 “让权等待”。
- 进入临界区的进程从等待进程中随机选择，可能导致部分进程 “饥饿”。
（四）其他相关算法与机制
四、进程间相互制约关系
| 相互不感知（完全了解其他进程的存在） | 竞争关系 | 一个进程的操作对其他进程的结果无影响 | 互斥、死锁（可释放资源）、饥饿 |
| 间接感知（双方都与第三方交互，如共享资源） | 通过共享进行协作 | 一个进程的结果依赖于从其他进程获得的信息 | 互斥、死锁（可释放的资源）、饥饿、数据一致性 |
| 直接感知（双方直接交互，如通信） | 通过通信进行协作 | 一个进程的结果依赖于从其他进程获得的信息 | 死锁、饥饿 |
五、进程同步机制的准则
六、经典生产者 – 消费者模型
- 同步关系：生产与消费过程中可能出现供大于求（暂缓生产，努力消费）或供不应求（努力生产，暂缓消费）的现象。
- 互斥关系：环形缓冲池为临界资源，生产者和消费者均需使用。
七、消息缓冲通信机制组成
八、加锁与 PV 操作的区别
- 加锁（如 TS 指令、Peterson 算法的锁机制）：专门用于实现进程互斥的机制，核心是控制临界区的独占访问，操作对象多为锁变量（布尔变量等），粒度单一，仅聚焦 “禁止并发进入临界区”。
- PV 操作：基于信号量的通用同步原语，不仅能实现互斥（控制临界资源访问），还可实现进程同步、前趋关系等，操作对象是信号量（整数变量），粒度更灵活，支持复杂的进程间协作逻辑。
- 加锁：仅针对临界资源的互斥访问设计，无其他扩展功能，无法处理进程间 “等待 – 唤醒” 的同步需求（如生产者 – 消费者的供需协调）。
- PV 操作：除互斥外，可通过信号量的计数特性实现同步（如用信号量记录缓冲区空位数、产品数），还能表达进程的前趋依赖关系，功能覆盖更全面。
- 加锁（硬件级如 TS 指令）：多为硬件指令或简单软件算法实现，逻辑直接，仅需对锁变量进行 “测试 – 设置” 或 “交换” 操作，适用于简单互斥场景。
- PV 操作：是操作系统提供的原语级接口，依赖信号量的数值变化控制进程状态（继续执行 / 阻塞），可通过调整信号量初始值和 PV 操作的位置，适配不同的并发场景（如多个生产者 – 消费者、多临界资源竞争），灵活性更高。
- 加锁（硬件方法）：进程等待进入临界区时会循环测试锁变量（如 TS 指令的 while 循环），耗费处理机时间，无法实现 “让权等待”。
- PV 操作：当 P 操作导致信号量 S<0 时，进程会主动置为等待状态并排入队列，释放处理机资源，支持 “让权等待”，更符合进程同步机制的准则。
- 加锁：无任何进程间通信功能，仅解决 “互斥访问” 问题，不涉及进程间信息交换。
- PV 操作：虽属于低级通信原语，无法承担大量信息交换，但可通过信号量的状态变化间接传递简单状态信息（如 “资源可用”“任务完成”），具备微弱的通信雏形。
九、选课系统程序相关题目分析
（一）题目一
PROCESS P(.)//学生学号为i，课程号为j
//局部变量
{int r;
r=search();//找到课程j并返回课程学生余量
if(r>=1)
{identify(i);//确认学生选课成功，记录
r=r-1;
modify(r,j);//将课程j的课余量修改为r
print("恭喜您选课成功!");
}
else print("对不起，没有该课程或选课已满。");
}
- A. 选课学生没选满系统就可能发生死锁
- B. 选课学生能够正常选课，选课学生数与初设相符
- C. 选课学生数可能会超出课程容量
- D. 选课学生选不了课，系统会报错
（二）题目二
Semaphores mutex;//定义信号量
PROCESS P(i,j)//学生学号为i，课程号为j
//局部变量
{int r;
P(mutex);//加锁
r=search();//找到课程j并返回课程学生余量
if(r>=1)
{identify(i,j);//确认学生选j课成功，记录
r=r-1;
modify(r,j);//将课程j的课余量修改为r
print("恭喜您选课成功!");
}
else print("对不起，没有该课程或选课已满。");
V(mutex);//解锁
}
- A. 选课学生数可能会超出课程容量
- B. 选课学生能够正常选课，选课学生数与初设相符
- C. 选课学生没选满系统就可能发生死锁
- D. 选课学生选不了课，系统会报错
评论前必须登录！
注册