教师参考答案

调度、核心与事件

收集四类证据：相关状态的预测；多种案例（包括边界）的行为；依据轨迹和状态的解释；对一次不一致作出有理由的修正。使用纸面或学校现有批准流程，将各项记录为初步、需支持或独立完成。挑战通过证明的是机器行为，不证明作者身份或完全掌握。接受等效正确程序；公开答案是示范，并非唯一答案。

公开教学材料。答案是示例；等效的正确程序也可能通过实际检查。

25. 协作式调度

让任务轮流执行，区分策略与 CPU 指令。

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1. 预测与跟踪

运行试做程序前，预测输出，并跟踪最先执行的三条指令。按需要记录相关寄存器、标志或内存，再逐步执行进行比较。

LOAD 1
CALL taskA
CALL taskB
HALT
taskA: PRINT
SLEEP 500
RETURN
taskB: LOAD 101
PRINT
RETURN

加入输入队列: 无

初始化内存: 所有字节初始为零

试做预测答案

输出: 1, 101

指令	执行前 PC	执行后 PC	执行前 R0	执行后 R0	相关状态	输出
LOAD	0	1	0	1	`{"registers":[1,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}`	无
CALL	1	4	1	1	`{"registers":[1,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":254,"stack":[],"callStack":[2],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}`	无
PRINT	4	5	1	1	`{"registers":[1,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":254,"stack":[],"callStack":[2],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}`	1

2. 构建与检查

读取 0 到 3 的轮数。任务 A 计数器从 0 开始，任务 B 从 100 开始。每轮先调用 A，让它递增并输出自己的计数器，再调用 B 完成相同操作。

必需的指令类型: INPUT, LOOP, CALL, RETURN

挑战示例答案

INPUT
COPY R0 R3
LOAD 0 R1
LOAD 100 R2
LOOP R3
CALL taskA
CALL taskB
RETURN
HALT
taskA: LOAD R1
ADD 1
COPY R0 R1
PRINT
SLEEP 0
RETURN
taskB: LOAD R2
ADD 1
COPY R0 R2
PRINT
SLEEP 0
RETURN

实际检查器测试数据

案例 1

输入: 0
初始内存: 所有字节初始为零
预期输出: 无

案例 2

输入: 1
初始内存: 所有字节初始为零
预期输出: 1, 101

案例 3

输入: 3
初始内存: 所有字节初始为零
预期输出: 1, 101, 2, 102, 3, 103

3. 解释机器

CALL/RETURN 轮流执行与硬件抢占相同吗？

推理与教学说明

不同。这是协作分派器模型；实际调度策略与时间片属于明确标注的系统模拟。

26. 跨核心划分工作

拆分独立作业，并合并结果。

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1. 预测与跟踪

运行试做程序前，预测输出，并跟踪最先执行的三条指令。按需要记录相关寄存器、标志或内存，再逐步执行进行比较。

STORE 1 0
STORE 2 1
STORE 3 2
STORE 4 3
LOAD [0]
MUL R0
COPY R0 R1
LOAD [2]
MUL R0
ADD R1
PRINT
HALT

加入输入队列: 无

初始化内存: 0: 1, 1: 2, 2: 3, 3: 4

试做预测答案

输出: 10

指令	执行前 PC	执行后 PC	相关状态	输出
STORE	0	1	`{"registers":[0,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[0]}`	无
STORE	1	2	`{"registers":[0,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[1]}`	无
STORE	2	3	`{"registers":[0,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[2]}`	无

2. 构建与检查

内存 0–3 已预设四个作业值。偶数任务计算 value[0]² + value[2]²，奇数任务计算 value[1]² + value[3]²。调用两个任务，依次输出偶数总和、奇数总和及合计。

必需的指令类型: CALL, MUL, LOAD, ADD

挑战示例答案

CALL evenWorker
PRINT
CALL oddWorker
PRINT
LOAD R1
ADD R2
PRINT
HALT
evenWorker: LOAD [0]
MUL R0
COPY R0 R1
LOAD [2]
MUL R0
ADD R1
COPY R0 R1
RETURN
oddWorker: LOAD [1]
MUL R0
COPY R0 R2
LOAD [3]
MUL R0
ADD R2
COPY R0 R2
RETURN

实际检查器测试数据

案例 1

输入: 无
初始内存: 0: 1, 1: 2, 2: 3, 3: 4
预期输出: 10, 20, 30
必需的内存读取: 0, 1, 2, 3

案例 2

输入: 无
初始内存: 0: 0, 1: 4, 2: 5, 3: 1
预期输出: 25, 17, 42
必需的内存读取: 0, 1, 2, 3

案例 3

输入: 无
初始内存: 0: 10, 1: 1, 2: 2, 3: 3
预期输出: 104, 10, 114
必需的内存读取: 0, 1, 2, 3

3. 解释机器

顺序计算两个任务总和能证明并行执行吗？

推理与教学说明

不能。它验证分解与合并。系统模拟的独立 VM 通道展示不同状态，不声称硬件速度。

27. 中断与处理程序

处理事件，再恢复被中断的前台数值。

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1. 预测与跟踪

运行试做程序前，预测输出，并跟踪最先执行的三条指令。按需要记录相关寄存器、标志或内存，再逐步执行进行比较。

STORE 4 240
LOAD 17
CALL handler
PRINT
LOAD [241]
PRINT
HALT
handler: PUSH
LOAD [240]
ADD 1
STORE 241
POP
RETURN

加入输入队列: 无

初始化内存: 所有字节初始为零

试做预测答案

输出: 17, 5

指令	执行前 PC	执行后 PC	执行前 R0	执行后 R0	相关状态	输出
STORE	0	1	0	0	`{"registers":[0,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[240]}`	无
LOAD	1	2	0	17	`{"registers":[17,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":255,"stack":[],"callStack":[],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}`	无
CALL	2	7	17	17	`{"registers":[17,0,0,0,0,0,0,0],"flags":{"zero":false,"negative":false,"overflow":false},"sp":254,"stack":[],"callStack":[3],"loopStack":[],"memoryReads":[],"memoryWrites":[]}`	无

2. 构建与检查

读取一个前台整数，再读取一个事件字节。把事件保存在地址 240。调用处理程序，用 PUSH/POP 保留前台 R0，同时把事件 + 1 写入字节内存 241。先输出恢复的前台值，再输出保存的事件结果。

必需的指令类型: INPUT, PUSH, POP, CALL, STORE

挑战示例答案

INPUT
COPY R0 R1
INPUT
STORE 240
LOAD R1
CALL handler
PRINT
LOAD [241]
PRINT
HALT
handler: PUSH
LOAD [240]
ADD 1
STORE 241
POP
RETURN

实际检查器测试数据

案例 1

输入: 17, 4
初始内存: 所有字节初始为零
预期输出: 17, 5
预期最终内存: 240: 4, 241: 5
必需的内存读取: 240, 241

案例 2

输入: -8, 0
初始内存: 所有字节初始为零
预期输出: -8, 1
预期最终内存: 240: 0, 241: 1
必需的内存读取: 240, 241

案例 3

输入: 33, 255
初始内存: 所有字节初始为零
预期输出: 33, 0
预期最终内存: 240: 255, 241: 0
必需的内存读取: 240, 241

3. 解释机器

前台恢复前，处理程序必须恢复什么？

推理与教学说明

调用者仍需的前台数值与状态；事件计数器可以有意改变。计数 255 加一后存为字节会变成 0。