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中断响应和函数调用的区别剖析

中断响应和函数调用的区别剖析
中断响应和函数调用的区别剖析

在《微机原理》和《计算机组成》等课程[1-4]教学中(本文以MCS-51单片机为例),中断过程既是教学难点又是教学重点,它与主程序调用子程序过程有一定相似性,但又有很大区别,调用子程序过程相对比较容易掌握,通过把两过程结合起来,采用比较教学方法,能收到了很好的教学效果。

1、两过程定义与作用

子程序是微机基本程序结构中的1种,基本程序结构包括顺序(简单)、分支(判断)、循环、子程序和查表等5种。

子程序是一组可以公用的指令序列,只要给出子程序的入口地址就能从主程序转入子程序。子程序在功能上具有相对的独立性,在执行主程序的过程中往往被多次调用,甚至被不同的程序所调用。一般微机首先执行主程序,碰到调用指令就转去执行子程序,子程序执行完后,返回指令就返回主程序断点(即调用指令的下一条指令),继续执行没有处理完的主程序,这一过程叫做(主程序)调用子程序过程。

子程序结构可简化程序,防止重复书写错误,并可节省内存空间。计算机中经常把常用的各种通用的程序段编成子程序,提供给用户使用。用户在自己编写的程序中,只要会调用这些子程序,就可大大简化用户编程的困难。

中断是计算机中央处理单元CPU与外设I/O交换数据的一种方式,除此方式外,还有无条件、条件(查询)、存贮器直接存取DMA和I/O通道等四种方式。由于无条件不可靠,条件效率低,DMA和I/O通道两方式硬件复杂,而中断方式CPU效率高,因此一般大多采用中断方式。

中断概念是当计算机正在执行某一(主)程序时,收到一中断请求,如果中断响应条件成立,计算机就把正在执行的程序暂停一下,去响应处理这一请求,执行中断服务程序,处理完服务程序后,中断返回指令使计算机返回原来还没有执行完的程序断点处继续执行,这一过程称为中断过程。有了中断,计算机才能具有并行处理,实时处理和故障处理等重要功能。

2、两过程的联系与区别

2.1联系

中断与调用子程序两过程属于完全不同的概念,但它们也有不少相似之处。两者都需要保护断点(即下一条指令地址)、跳至子程序或中断服务程序、保护现场、子程序或中断处理、恢复现场、恢复断点(即返回主程序)。两者都可实现嵌套,即正在执行的子程序再调另一子程序或正在处理的中断程序又被另一新中断请求所中断,嵌套可为多级。

正是由于这些表面上的相似处,很容易使学生把两者混淆起来,特别是把中断也看为子程序,这就大错特错了。

2.2区别

中断过程与调用子程序过程相似点是表面的,从本质上讲两者是完全不一样的。

两者的根本区别主要表现在服务时间与服务对象不一样上。首先,调用子程序过程发生的时间是已知和固定的,即在主程序中的调用指令(CALL)执行时发生主程序调用子程序,调用指令所在位置是已知和固定的。而中断过程发生的时间一般的随机的,CPU在执行某一主程序时收到中断源提出的中断申请时,就发生中断过程,而中断申请一般由硬件电路产生,申请提出时间是随机的(软中断发生时间是固定的),也可以说,调用子程序是程序设计者事先安排的,而执行中断服务程序是由系统工作环境随机决定的;其次,子程序完全为主程序服务的,两者属于主从关系,主程序需要子程序时就去调用子程序,并把调用结果带回主程序继续执行。而中断服务程序与主程序两者一般是无关的,不存在谁为谁服务的问题,两者是平行关系;第三,主程序调用子程序过程完全属于软件处理过程,不需要专门的硬件电路,而中断处理系统是一个软、硬件结合系统,需要专门的硬件电路才能完全中断处理的过程;第四,子

程序嵌套可实现若干级,嵌套的最多级数由计算机内存开辟的堆栈大小限制,而中断嵌套级数主要由中断优先级数来决定,一般优先级数不会很大。

3、MCS-51单片机两过程详细比较

3.1调用子程序过程

主程序调用子程序过程应包括保护断点、跳至子程序首址、保护现场、子程序处理、恢复现场、恢复断点(子程序返回)6步。这六步都是用软件指令完成的。其中前两步保护断点和跳至子程序首址由调用指令CALL完成。保护断点其实就是把断点地址推入堆栈中保护起来,要注意的是保护的断点应是紧跟着调用指令的下一条指令地址,而不是调用指令本身地址,否则会引起重复调用“死循环”,这点必须提醒学生注意。LCALL与ACALL是MCS-51单片机的两条调用指令,分别称为长调用和绝对调用,两指令主要区别在于LCALL后面操作数直接就是16位二进制的子程序入口地址;而ACALL后面操作数只是11位二进制数,子程序入口地址是把这11位数作为低位地址,再加上ACALL的下一条指令地址(即断点地址)的高5位作为高位地址,从而形成16位的子程序入口地址。由此可知,两条调用指令的调用范围是不一样的,LCALL为64KB程序存贮器任何范围,而ACALL在高5位地址不变的同一页2KB范围内。

由于主程序与子程序可能会使用相同的寄存器和存贮单元存放数据,如果两者这些数据无关,那么子程序在使用这些相同寄存器和存贮单元之前,就必须先把主程序存放在这些区间里的数据现场保护起来,子程序在使用这些区间结束后,再把主程序现场恢复出来,以便子程序返回主程序后,主程序继续使用这些区间。现场保护与恢复一般采用堆栈推入PUSH指令与堆栈弹出POP指令实现,当然也可采用改变工作寄存器R0~R7区间指针等方法实现。子程序返回只需用RET指令就可把保护在堆栈中的断点恢复出来,继续执行主程序。

此外,主程序与子程序是密切联系的,它们之间存在着入口参数与出口参数传递问题,也就是主程序如何把输入参数传给子程序,子程序又如何把处理结果的输

出参数带回给主程序,两者参数传递一般可采用寄存器或存贮单元、堆栈、数据指针等方法实现。

子程序再调用子程序叫做子程序嵌套,由于MCS-51单片机只能把内部RAM

00~7FH 128字节单元作为堆栈使用,断点地址保护到堆栈中需占2字节单元,所以子程序最多可能嵌套64级,当然实际使用中子程序嵌套一般2~3级,否则程序结构就显得太复杂了。

3.2 中断过程

中断过程远比调用子程序过程要复杂,它包括中断请求(或申请)、中断排队、中断响应、中断服务(或处理)和中断返回5大步。这5大步是由硬件和软件结合完成的。

中断请求由中断源向CPU提出。MCS-51单片机只有T/C0定时/计数器0溢出、T/C1定时/计数器1溢出、TXD/RXD串行口发送与接收一帧完、INT0外部中断0和INT1外部中断1等5个硬件中断源,其中前三个为内部中断源,后两个为外部中断源。

由于CPU在某一时刻只能响应一个中断请求,为处理执行主程序时同时来了多个中断请求和正在处理某一中断时又来了新的中断请求这两种情况,计算机采用硬件或软件给各个中断源按优先权大小进行中断排队,从多个中断申请中选出一个级别最高中断请求而响应之,这一过程称为中断排队。MCS-51单片机用户可用指令设置高、低两个优先级,而且同级中还有5个固定的隐含优先级,从高到低的优先级顺序分别是INT0、T/C0、INT1、T/C1、TXD/RXD。这样,在执行主程序时,同时来了两个以上中断请求,则先按高低两级选择高优先级,如只有一个高级就直接选之,如有两个以上都是同级,则按同级隐含优先级,选择其中一个高级别。如正在执行一个低优先级,又来了一个高优先级(即正在执行的中断级别低于新来的中断级别),则高优先级中断低优先级,这就形成了两级中断嵌套。如正在执行低的又来了另一低的或者正在执行高的又来了一个低的或高的(即正在执行的中断级别高

于或等于新来的中断级别),则不予理睬,不会引起中断嵌套,也就是说同级隐含原则在不同时来了同级中断时无效。可见,MCS-51单片机最多形成两级中断嵌套。

CPU在执行任何机器指令时,在每一个机器周期T CY都要抽点时间(MCS-51单片机为S5P2状态节拍)来采集查询有无中断请求,如没有,则继续执行原程序机器指令,如有中断请求,则先从中选出级别最高者,在中断响应条件成立时,去处理响应此中断请求。

MCS-51单片机的中断响应必要条件是中断屏蔽总开关EA和中断请求相应的屏蔽分开关都必须闭合,只有这样,中断请求信号才能送到CPU。此外,还不能碰到以下3种情况,即有优先级更高的中断请求同时提出或者正在执行同级或高级中断,正在执行的指令还没有执行完、正在执行RETI或访问中断屏蔽寄存器IE和中断排队寄存器IP,这3种情况是中断响应的充分条件。这1种情况中断排队轮不到它响应;第2种情况必须等到现行指令执行完,再响应中断,指令周期分为1、2、4T CY三种机器周期,计算机每个TCY出现仅查看一次中断请求,因此,2T CY

和4T CY机器指令有可能没有执行完。如果执行指令没执行完就去响应中断,则中断处理返回后,计算机很难把分断开执行的同一条指令连贯起来;第3种情况处理与第2种情况类似,但它除了要把现行的RETI指令或访问IE、IP指令执行完处,还需再执行下一条指令,方能响应中断。利用这个原理,很容易实现单步STEP操作(调试程序时使用)。

中断服务和中断返回又由关(禁止)同级和低级中断、中断请求撤除、保护断点、跳至中断服务程序入口、保护现场、中断处理、恢复现场、开(允许)同级和低级中断、恢复断点(中断返回)等9小步组成。这9步中断服务过程与前面介绍的6步调用子程序过程类似,只是增加了开、关同级和低级中断请求以及中断请求撤除3步,其余6步完全一致。开、关同级和低级中断目的是使不同时来中断请求的同级隐含排队原则无效,此时只能实现高级嵌套低级的两级中断嵌套。在中断处理的返回前清除原中断请求原因是防止同一次中断申请被重复响应。

中断服务过程的前4步是由硬件自动实现的,这点完全不同于调用子程序过程。当然TXD/RXD中断请求与INT0、INT1电平触发中断请求还需用户分别用软件和硬件清除中断请求。MCS-51单片机的中断服务程序入口地址是固定的,它们分别是INT0为0003H、T/C0为000BH、INT1为0013H、T/C1为001BH、TXD/RXD为0023H。断点现场保护与恢复也是通过堆栈推入与弹出或改变工作寄存器区来实现的。

中断处理完后,就应返回断点继续执行主程序,开同级和低级中断、恢复断点2步可用中断返回指令RETI实现,注意子程序返回指令RET只能实现恢复断点,而不能开同级和低级中断。

4、结论

中断过程与调用子程序过程是微机原理教学中重点和难点内容之一。两过程之间既有联系,又有区别。本文从多个不同角度详细地对比了它们的异同。对于培养学生编制软件及开展计算机应用方面的能力,具有积极的指导意义,采用这种比较教学法,有利于教学质量的提高。

脉冲响应函数简析

3-2 脉冲响应函数 对于线性定常系统,其传递函数)(s Φ为 )() ()(s R s C s =Φ 式中)(s R 是输入量的拉氏变换式,)(s C 是输出量的拉氏变换式。 系统输出可以写成)(s Φ与)(s R 的乘积,即 )()()(s R s s C Φ= (3-1) 下面讨论,当初始条件等于零时,系统对单位脉冲输入量的响应。因为单位脉冲函数的拉氏变换等于1,所以系统输出量的拉氏变换恰恰是它的传递函数,即 )()(s s C Φ= (3-2) 由方程(3-2)可见,输出量的拉氏反变换就是系统的脉冲响应函数,用)(t k 表示,即 1 ()[()]k t s -=Φ 脉冲响应函数)(t k ,是在初始条件等于零的情况下,线性系统对单位脉冲输入信号的响应。可见,线性定常系统的传递函数与脉冲响应函数,就系统动态特性来说,二者所包含的信息是相同的。所以,如果以脉冲函数作为系统的输入量,并测出系统的响应,就可以获得有关系统动态特性的全部信息。在具体实践中,与系统的时间常数相比,持续时间短得很多的脉动输入信号就可以看成是脉冲信号。 设脉冲输入信号的幅度为11t ,宽度为1t ,现研究一阶系统对这种脉动信号的响应。如 果输入脉动信号的持续时间t )0(1t t <<,与系统的时间常数T 相比足够小,那么系统的响应将近似于单位脉冲响应。为了确定1t 是否足够小,可以用幅度为12,持续时间(宽度)为 21t 的脉动输入信号来进行试验。如果系统对幅度为11t ,宽度为1t 的脉动输入信号的响应,与系统对幅度为12t ,宽度为21t 的脉动输入信号的响应相比,两者基本上相同,那么1t 就可以认为是足够小了。图3-3(a)表示一阶系统脉动输入信号的响应曲线;图3-3(c)表示一阶系统对脉冲输入信号的响应曲线。应当指出,如果脉动输入信号T t 1.01<(图3-3(b)所示), 则系统的响应将非常接近于系统对单位脉冲信号的响应。 这样,当系统输入为一个任意函数)(t r 时,如图3-4所示。那么输入量)(t r 可以用n 个连续脉冲函数来近似。只要把每一个脉冲函数的响应求出来,然后利用叠加原理,把每个脉冲函数的响应叠加起来,就可得到系统在任意输入函数)(t r 作用下的响应。

Linux多线程编程的基本的函数

Posix线程编程指南(一) 线程创建与取消 这是一个关于Posix线程编程的专栏。作者在阐明概念的基础上,将向您详细讲述Posix线程库API。本文是第一篇将向您讲述线程的创建与取消。 线程创建 1.1 线程与进程 相对进程而言,线程是一个更加接近于执行体的概念,它可以与同进程中的其他线程共享数据,但拥有自己的栈空间,拥有独立的执行序列。在串行程序基础上引入线程和进程是为了提高程序的并发度,从而提高程序运行效率和响应时间。 线程和进程在使用上各有优缺点:线程执行开销小,但不利于资源的管理和保护;而进程正相反。同时,线程适合于在SMP机器上运行,而进程则可以跨机器迁移。 1.2 创建线程 POSIX通过pthread_create()函数创建线程,API定义如下: 与fork()调用创建一个进程的方法不同,pthread_create()创建的线程并不具备与主线程(即调用pthread_create()的线程)同样的执行序列,而是使其运行 start_routine(arg)函数。thread返回创建的线程ID,而attr是创建线程时设置的线程属性(见下)。pthread_create()的返回值表示线程创建是否成功。尽管arg是void *类型的变量,但它同样可以作为任意类型的参数传给start_routine()函数;同时,start_routine()可以返回一个void *类型的返回值,而这个返回值也可以是其他类型,并由pthread_join()获取。 1.3 线程创建属性 pthread_create()中的attr参数是一个结构指针,结构中的元素分别对应着新线程的运行属性,主要包括以下几项: __detachstate,表示新线程是否与进程中其他线程脱离同步,如果置位则新线程不能用pthread_join()来同步,且在退出时自行释放所占用的资源。缺省为 PTHREAD_CREATE_JOINABLE状态。这个属性也可以在线程创建并运行以后用pthread_detach()来设置,而一旦设置为PTHREAD_CREATE_DETACH状态(不论是创建时设置还是运行时设置)则不能再恢复到PTHREAD_CREATE_JOINABLE状态。

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多线程编程实例---pthread_join函数详解1 单处理器上的linux多线程,是通过分时操作完成的; 此时互斥锁的作用,只有在时间足够的情况下才能体现出来,即有时线程内需要延时; 否则只有第一个线程不断解锁和获锁,别的线程在第一个线程执行完前无法获得互斥锁。三pthread_join pthread_exit 函数pthread_join用来等待一个线程的结束。函数原型为: extern int pthread_join __P ((pthread_t __th, void **__thread_return)); 第一个参数为被等待的线程标识符,第二个参数为一个用户定义的指针,它可以用来存储被等待线程的返回值。这个函数是一个线程阻塞的函数,调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止,当函数返回时,被等待线程的资源被收回。一个线程的结束有两种途径,一种是象我们上面的例子一样,函数结束了,调用它的线程也就结束了;另一种方式是通过函数pthread_exit来实现。它的函数原型为: extern void pthread_exit __P ((void *__retval)) __attribute__ ((__noreturn__)); 唯一的参数是函数的返回代码,只要pthread_join中的第二个参数thread_return不是NULL,这个值将被传递给thread_return。最后要说明的是,一个线程不能被多个线程等待,否则第一个接收到信号的线程成功返回,其余调用pthread_join的线程则返回错误代码ESRCH。 在这一节里,我们编写了一个最简单的线程,并掌握了最常用的三个函数pthread_create,pthread_join和pthread_exit。下面,我们来了解线程的一些常用属性以及如何设置这些属性。 /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// 源程序: /*thread_example.c : c multiple thread programming in linux */ #include

VAR与脉冲响应函数

VAR与脉冲响应函数 建立VAR本质是一个多元方程,因此需要变量序列都为同阶单整,且如果非平稳的话就需要存在协整关系,否则会出现伪回归现象。 脉冲响应函数(IRF)中变量序列顺序的变化会产生不同的脉冲图像。关于这个顺序的选择依据,目前还没见到相关说明。不过在实践中见到《经济研究》上一篇关于农村农民收入与金融发展关系的论文中,作者在IRF中为了避免不同的变量顺序产生不同的结果,每个VAR 只选取两个变量。此时两个变量的VAR不论顺便如何变化,IRF的结果也就唯一。个人认为这个方法非常好。如果VAR有两个以上变量,则可以根据要求建立起多个双变量的VAR和IRF,这样问题迎刃而解。 脉冲相应函数是用于衡量随机扰动项的一个标准差冲击对内生变量当前和未来取值的影响.比如在eviews中有gnp和m2+cd的数列,在命令窗口输入series by=log(gnp)-log(gnp(-1)) 可以得到名义gnp成长率dy,同样类似的命令可以得到名义货币需求成长率dm.然后对名义数据的成长率进行var分 析.menu->quick->estimate VAR .内生变数里输入dy dm就可以了.在eviews 里进行var推定之后,view->impulse response里选择table,就可以知道第一期dm的noise在第二期也同样带来影响.用命令来输入的话,就是 var1.impluse(20,T) dy dm.括号内是期数. 在workfile窗口下点住x不放,拖到y上。也就是同时选中x和y序列,鼠标右键,在弹出的选单中选择open as group。 之后弹出窗口,点选窗口中的view,有graph和multipe graph两个选单,下面还有子目录,根据你的需要选择图表就行了,图表出现后可以进行复制粘贴。 点击 Edit——copy即可或者通过print转成PDF格式然后在复制粘贴

实验二线程的创建

实验二创建线程 一、实验目的 1. 通过创建线程、观察正在运行的线程和终止线程的程序设计和调试操作,进一步熟悉操作系统的线程概念,理解进程与线程之间的关系。 2. 通过阅读和分析实验程序,学习创建线程、观察线程和终止线程的程序设计方法。 二、实验内容 1. 创建线程 创建线程并因而成就一个多线程程序,是以CreateThread()作为一切行动的开始.此函数的原型如下: HANDLE CreateThread{ LPSECURITY_ATTRIBUTES lpThreadAttributes, DWORD dwStackSize, LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter, DWORD dwCreationFlags, LPDWORD lpThreadId}; 如果CreateThread()成功,返回一个新创建的线程的handle。 如果CreateThread()失败,返回一个NULL。可以调用GetLastError()获知原因。

2. 终止线程 线程结束代码可以依靠调用GetExitCodeThread()完成。 BOOL GetExitCodeThread{ HANDLE hThread, /*由CreateThread()传回的线程handle*/ LPDWORD lpExitCode /*指向一个DWORD,用于接受结束代码*/ }; 如果成功,GetExitCodeThread()传回TRUE,否则传回FALSE.如果线程已结束,那么线程的结束代码会被放在lpExitCode参数中带回来.如果线程尚未结束,lpExitCode带回来的值是STILL_ACTIVE。 如果需要用更强制性的手法结束一个线程,可以使用ExitThread()。 三、实验步骤 (1)开启五个线程,设计一个基于Win32多线程应用程序。 (2)基于Win32多线程应用程序,启动两个线程,当用户按下任意键时,试图退出。 (3)验证Thread 使用自己的 Stack 存放 function 中的 local variable。四.程序设计 (1)声明线程标准函数形式,创建等待对象的句柄hThrd,创建接收新线程ID的DWORD变量。进行for循环,执行线程内容ThreadFunc并返回每个核心对象hThrd。之后等待线程全部完成,结束程序。 (2)声明线程标准函数形式,创建等待对象的句柄hThrd1、hThrd2,创建获取线程退出代码的exitCode1、exitCode2,创建接收新线程ID的DWORD变量。执行线程内容ThreadFunc并返回每个核心对象hThrd并输出相关提示信息。进行for循环,接收用户按下的任意键信息,调用GetExitCodeThread等待一个线程的结束,使用GetExitCodeThread传回线程函数ThreadFunc的返回值。函数中用一个死循环,保证两个线程能够完整的运行完成,getch()函数接收用户输入,尝试打断线程,但后面代码保护了线程的继续执行,直至两个线程都执行完成,输出各自的返回值并退出。 (3)验证性程序。

多线程编程

Linux操作系统实验报告 填写时间:2012年6月6日课程名称Linux操作系统实验教程 实验名称多线程编程 姓名邱爽学号2009221104210047 专业年级09计一 一、实验目的:(1)掌握Linux操作系统中进程和线程的概念 (2)掌握Linux操作系统中多线程编程的基本原理和方法 (3)学会利用创建多线程并实现简单的功能 二、实验设备: 装有Linux操作系统(Ubuntu或Deepin)的PC机一台 三、实验原理: 1、进程与线程的概念 进程与线程都是现代操作系统中程序运行的基本单位,多用户、多任务操作系统利用进程和线程来实现对应用任务的并发性。通俗地讲,进程是一个具有独立功能的程序关于某个数据集合上的一次并发执行的运行活动,是一种有生命周期的动态实体,是支持程序执行的一种系统机制。在单线成结构进程中,进程作为构成系统的基本实体,及时内部独立的执行单元,又是独立竞争资源的基本单元。在多线程进程中,进程是系统进行资源分配和保护的基本大院,而线程是进程内独立的执行单元,即一条执行路径。线程包含独立的堆栈和处理器及寄存器状态,每个线程共享器所附属进程的所有资源。 线程与进程的关系主要包括以下几个方面: (1)进程是资源分配和管理的基本单位,线程是程序执行的独立单位; (2)进程在执行过程汇总拥有独立的主存空间,而线程不能够独立存在,必须运行在所属进程的地址空间内。 (3)线程属于进程的组成部分,进程课包含多个线程。当进程被撤销是,改进程所产生的线程都会被强制撤销。 2、多线程编程 线程在进程的基础上作进一步抽象,也就是说一个进程分为两个部分:线程集合和资源集合。线程是进程中的动态对象,它是一个独立的控制流,进程中的所有线程将共享进程拥有的资源。 在Linux中,可把线程分为内核线程、内核支持的用户线程和线程库支持的用户线程等3种类型。其中,内核编程负责实现一个指定系统功能;内核支持的用户线程实质上是特殊的进程,能被单独调度和运行;用户进程是通过线程库实现的,内核不参与调度,线程库提供同步和调度方法。 我们做实验所用到的正是多线程编程里的用户线程。每个用户线程都可以有自己的用户栈,即用来保存用户级寄存器上下文以及信号屏蔽等状态信息的主存区。线程库支持的用户线程不是真正的调度实体,内核对他们一无所知,而只是调度用户线程所属的线程,这些进程再通过线程库函数来调度进程内的用户线程。 3、线程控制 (1)线程创建

线程创建与通信实验报告

实验报告 课程名称:现代软件技术实验名称:线程创建与通信实验人: 专业: 实验时间:

目录 一、实验目的 (3) 二、实验内容 (3) 1、基本要求 (3) 2、提高要求 (3) 三、需求分析 (3) 1、功能分析........................................................................................... 错误!未定义书签。 2、其它分析........................................................................................... 错误!未定义书签。 四、总体设计 (3) 1、数据结构设计(或类设计:数据成员设计、成员函数设计) (3) 2、软件总体结构设计 (3) 3、主程序流程设计 (3) 4、界面设计 (4) 五、详细设计 (5) 1、循环链表基本操作:....................................................................... 错误!未定义书签。 六、编码实现 (5) 1、循环链表基本操作........................................................................... 错误!未定义书签。 七、测试及分析 (7) 1、测试用例列表 (7) 2、出现的错误、解决方法与回归测试 (7) 八、实验总结 (8)

一、实验目的 掌握线程创建方法,实现线程间数据通信。 二、实验内容 1、基本要求:创建多个线程,实现线程间数据通信。 2、提高要求: (1)通过信号量机制实现线程的并发执行; (2)通过信号量机制控制屏幕输出; (3)生产者消费者问题; (4)创建多个进程,实现进程间通信。 三、需求分析 完成如下程序框图的程序: 图1 所需完成程序的程序框图 四、总体设计 1、数据结构设计 主线程和子线程之间的数据传递通过简单的int类型变量对同一个文件进行读入写出完成。 2、软件总体结构设计 通过设计两个线程函数:主线程函数main()和EventFunction()构成 3、主程序流程设计 程序流程图见图2。

风险脉冲响应函数

龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/6713659136.html, 风险脉冲响应函数 作者:孙志鹏张思妍 来源:《智富时代》2019年第01期 【摘要】本文基于Chavleishvili and Manganelli (2017)提出的多变量动态分位数回归模型(multivariate dynamic quantile model),对市场风险进行测量,并通过推导脉冲响应函数研究了市场风险对个体风险的传导机制。本研究选取沪深300指数、中国工商银行、平安银行及中信证券进行实证分析。结果显示:相比市场,金融机构对于结构性冲击(structural shock)更加敏感;此外,左尾冲击相较于右尾冲击会给金融机构带来更显著及持久的影响。这一研究结果验证了多变量动态分位数回归模型的稳健性。 【关键词】分位数回归;脉冲响应函数;VaR值 一、研究背景 自2007年美国次贷危机爆发,全球金融市场经历了前所未有的风险和损失,有效的风险管理越来越受到业界以及学术界的重视。中国自2001年加入WTO后,逐步加大了对外开放 的深度及广度,利率市场化改革的基本完成和汇率市场化的不断推进也为中国金融市场的长足发展提供了巨大的机遇,同时我们也面临着诸多挑战,例如:(1)如何有效地定义和测量市场风险;(2)市场风险是如何向个体金融机构传导。这些问题正是本文的主要研究重点所在。 VaR(value at the risk)这一概念最早于1994年由J.P Morgan提出,之后因其能快速、简单地将投资组合的风险信息数量化,逐渐被广泛的用来衡量和报告市场风险。但在传统方法中,VaR的计算是基于历史概率分布(historical distribution),而这一分布是确定性的,并不能很好地描述收益率分布的动态随机过程。因此,选择一个更加合适的模型估计VaR值,无论对企业的风险管理还是机构的投资决策都有至关重要的意义。在这一背景之下,Engle and Manganelli (2004)提出CAViaR(conditional autoregressive value at risk)模型,该模型直接 利用分位数回归对数据建模,突破了传统上先确定资产组合收益率概率分布的做法。该法主要有以下几个优点:首先,分位数回归所估计出的参数对极端的风险值测度依然很稳健;其次,由于该方法是一种半参数法(semi-parametric),因此不需要对数据的分布提出任何假设,能有效提高模型的估计效率,降低模型设定偏误。White et al. (2015)对CAViaR模型进行了推广,提出了能联合估计多个时间序列VaR值的VAR (vector autoregressive)模型,该模型最大的优点在于可直接测量多个随机变量的尾部风险冲击的相关关系,而不是由其时间序列的一阶矩和二阶矩间接得到。 CAViaR模型和VAR for VaR模型都对VaR的测度方法进行了拓展,然而它们在推导风险脉冲响应函数的过程中仍然存在若干问题。首先,由于分位数回归没有对误差项分布作具体设定,在CAViaR至VAR形式的推广过程中无法得到一个多变量联合概率分布,因此无法研究

C++多线程编程入门及范例详解

多线程编程之一——问题提出 一、问题的提出 编写一个耗时的单线程程序: 新建一个基于对话框的应用程序SingleThread,在主对话框IDD_SINGLETHREAD_DIALOG 添加一个按钮,ID为IDC_SLEEP_SIX_SECOND,标题为“延时6秒”,添加按钮的响应函数,代码如下: 1.void CSingleThreadDlg::OnSleepSixSecond() 2.{ 3.Sleep(6000);//延时6秒 4.} 编译并运行应用程序,单击“延时6秒”按钮,你就会发现在这6秒期间程序就象“死机”一样,不在响应其它消息。为了更好地处理这种耗时的操作,我们有必要学习——多线程编程。 二、多线程概述 进程和线程都是操作系统的概念。进程是应用程序的执行实例,每个进程是由私有的虚拟地址空间、代码、数据和其它各种系统资源组成,进程在运行过程中创建的资源随着进程的终止而被销毁,所使用的系统资源在进程终止时被释放或关闭。 线程是进程内部的一个执行单元。系统创建好进程后,实际上就启动执行了该进程的主执行线程,主执行线程以函数地址形式,比如说main或WinMain函数,将程序的启动点提供给Windows 系统。主执行线程终止了,进程也就随之终止。 每一个进程至少有一个主执行线程,它无需由用户去主动创建,是由系统自动创建的。用户根据需要在应用程序中创建其它线程,多个线程并发地运行于同一个进程中。一个进程中的所有线程都在该进程的虚拟地址空间中,共同使用这些虚拟地址空间、全局变量和系统资源,所以线程间的通讯非常方便,多线程技术的应用也较为广泛。 多线程可以实现并行处理,避免了某项任务长时间占用CPU时间。要说明的一点是,目前大多数的计算机都是单处理器(CPU)的,为了运行所有这些线程,操作系统为每个独立线程安排一些CPU时间,操作系统以轮换方式向线程提供时间片,这就给人一种假象,好象这些线程都在同时运行。由此可见,如果两个非常活跃的线程为了抢夺对CPU的控制权,在线程切换时会消耗很多的CPU资源,反而会降低系统的性能。这一点在多线程编程时应该注意。 Win32SDK函数支持进行多线程的程序设计,并提供了操作系统原理中的各种同步、互斥和临界区等操作。Visual C++6.0中,使用MFC类库也实现了多线程的程序设计,使得多线程编程更加方便。 三、Win32API对多线程编程的支持 Win32提供了一系列的API函数来完成线程的创建、挂起、恢复、终结以及通信等工作。下面将选取其中的一些重要函数进行说明。

利用相关分析法辨识脉冲响应

利用相关分析法辨识脉冲响应 自1205 刘彬 41251141 1 实验方案设计 1.1 生成输入数据和噪声 用M 序列作为辨识的输入信号,噪声采用标准正态分布的白噪声。 生成白噪声时,首先利用乘同余法生成U[0,1]均匀分布的随机数,再利用U[0,1]均匀分布的随机数生成标准正态分布的白噪声。 1.2 过程仿真 模拟过程传递函数)(s G ,获得输出数据y(k)。)(s G 采取串联传递函数仿真, 2 12111 11)(T s T s T T K s G ++= ,用M 序列作为辨识的输入信号。 1.3 计算互相关函数 ∑++=-= p p N r N i p Mz i z k i u rN k R )1(1 )()(1 )( 其中r 为周期数,1+=p N i 表示计算互相关函数所用的数据是从第二个周期开始的,目的是等过程仿真数据进入平稳状态。 1.4 计算脉冲响应估计值、脉冲响应理论值、脉冲响应估计误差 脉冲响应估计值[] )1()()1()(?2 --?+=p Mz Mz p p N R k R t a N N k g 脉冲响应理论值[] 21//2 10)(T t k T t k e e T T K k g ?-?---=

脉冲响应估计误差 ()() ∑∑==-= p p N k N k g k g k g k g 1 2 1 2 )()(?)(δ 1.5 计算噪信比 信噪比()()2 2 )()(v k v y k y --=η 2 编程说明 M 序列中,M 序列循环周期取 63 126=-=p N ,时钟节拍t ?=1Sec ,幅度1=a , 特征多项式为1)(56⊕⊕=s s s F 。白噪声循环周期为32768215=。 )(s G 采样时间0T 设为1Sec ,Sec 2.6 Sec,3.8 ,12021===T T K 3 源程序清单 3.1 均匀分布随机数生成函数 function sita=U(N) %生成N 个[0 1]均匀分布随机数 A=179; x0=11; M=2^15; for k=1:N x2=A*x0; x1=mod(x2,M); v1=x1/(M+1); v(:,k)=v1; x0=x1; end sita=v; end 3.2 正态分布白噪声生成函数 function v=noise(aipi) %生成正态分布N(0,sigma)

多线程编程实例

编写Linux下的多线程程序,需要使用头文件pthread.h,连接时需要使用库libpthread.a。 函数pthread_create用来创建一个线程,它的原型为:extern int pthread_create __P ((pthread_t *__thread, __const pthread_attr_t *__attr, void *(*__start_routine) (void *), void *__arg)); 第一个参数为指向线程标识符的指针,第二个参数用来设置线程属性,第三个参数是线程运行函数的起始地址,最后一个参数是运行函数的参数。当创建线程成功时,函数返回0,若不为0则说明创建线程失败。 函数pthread_join用来等待一个线程的结束。函数原型为:extern int pthread_join __P ((pthread_t __th, void **__thread_return)); 第一个参数为被等待的线程标识符,第二个参数为一个用户定义的指针,它可以用来存储被等待线程的返回值。这个函数是一个线程阻塞的函数,调用它的函数将一直等待到被等待的线程结束为止,当函数返回时,被等待线程的资源被收回。 一个线程的结束有两种途径,一种是象我们上面的例子一样,函数结束了,调用它的线程也就结束了;另一种方式是通过函数pthread_exit来实现。它的函数原型为: extern void pthread_exit __P ((void *__retval)) __attribute__ ((__noreturn__));

最简单的线程程序: /* example.c*/ #include #include void thread(void) { int i; for(i=0;i<3;i++) printf("This is a pthread.\n"); } int main(void) { pthread_t id; int i,ret; ret=pthread_create(&id,NULL,(void *) thread,NULL); if(ret!=0){ printf ("Create pthread error!\n"); exit (1); } for(i=0;i<3;i++) printf("This is the main process.\n"); pthread_join(id,NULL); return (0); } 输出是什么样子?

linux下的多线程编程常用函数

Linux下pthread的实现是通过系统调用clone()来实现的。clone()是Linux所特 有的系统调用,他的使用方式类似fork. int pthread_create(pthread_t *restrict tidp,const pthread_attr_t *restrict attr, void *(*start_rtn)(void),void *restrict arg); 返回值:若是成功建立线程返回0,否则返回错误的编号 形式参数: pthread_t *restrict tidp 要创建的线程的线程id指针 const pthread_attr_t *restrict attr 创建线程时的线程属性 void* (start_rtn)(void) 返回值是void类型的指针函数 void *restrict arg start_rtn的行参 进行编译的时候要加上-lpthread 向线程传递参数。 例程2: 功能:向新的线程传递整形值 #include #include #include void *create(void *arg) { int *num; num=(int *)arg; printf("create parameter is %d \n",*num); return (void *)0; } int main(int argc ,char *argv[]) { pthread_t tidp; int error; int test=4; int *attr=&test; error=pthread_create(&tidp,NULL,create,(void *)attr); if(error) { printf("pthread_create is created is not created ... \n"); return -1; } sleep(1); printf("pthread_create is created ...\n");

易语言多线程详解

前记:无意中发现的一个关于易语言多线程的讲解,分享给大家,有用得着的看看。其中还提供了关于限制多开的办法,仔细阅读发现吧。(BY挂茶馆) 一、关于多线程冲突问题。 3.6版开始增加了多线程支持库,提供对多线程的支持,并通过实现进入许可证机制以避免多线程冲突。 多线程是这样一种机制,它允许在程序中并发执行多个指令流,每个指令流都称为一个线程,彼此间互相独立。线程又称为轻量级进程,它和进程一样拥有独立的执行控制,由操作系统负责调度,区别在于线程没有独立的存储空间,而是和所属进程中的其它线程共享一个存储空间,这使得线程间的通信远较进程简单。 多个线程的执行是并发的,也就是在逻辑上“同时”,而不管是否是物理上的“同时”。如果系统只有一个CPU,那么真正的“同时”是不可能的,但是由于CPU的速度非常快,用户感觉不到其中的区别,因此我们也不用关心它,只需要设想各个线程是同时执行即可。 多线程和传统的单线程在程序设计上最大的区别在于,由于各个线程的控制流彼此独立,使得各个线程之间的代码是乱序执行的,由此带来的线程调度,同步等问题,将在下面探讨。 由于同一进程的多个线程共享同一片存储空间,在带来方便的同时,也带来了访问冲突这个严重的问题。 多线程也有它不利的一面。任何时候某个应用程序使用的线程多于一个时,如果多个线程在同一时刻试图使用相同的数据或资源,可能出现麻烦。这种情况一旦出现,程序将变得非常复杂并且难以调试。 更糟的是多线程代码经常在最初开发时运行良好,在形成产品时却往往失败,原因在于有未被发现的多个线程与相同的数据或资源相互作用的情况。这使得多线程编程非常危险。 因此,在编程时需要考虑在多个线程访问同一资源时产生冲突的问题:当一个线程正在访问一个进程对象时,另一个线程要改变该对象,这时可能会产生错误的结果。所以,程序员编程时要解决这种冲突。 最简单的避免线程冲突的的方法是使线程之间永远不与相同的数据或资源交互。但这不一定可行,对任何多线程程序来说,避免或最小化共享数据或资源应作为一个目标。 二、下面介绍一下在Win32 基础上用API函数进行多线程编程的过程。 1、用Win32函数创建和中止线程 Win32函数库中提供了多线程控制的操作函数,包括创建线程、中止线程、建立互斥区等。首先,在应用程序的主线程或者其它活动线程的适当地方创建新的线程。创建线程的函数如下:HANDLE CreateThread(LPSECURITY_A TTRIBUTES lpThreadAttributes, DWORD dwStackSize, LPTHREAD_START_ROUTINE lpStartAddress, LPVOID lpParameter, DWORD dwCreationFlags, LPDWORD lpThreadId ); 其中,参数lpThreadAttributes 指定了线程的安全属性,在Windows 95中被忽略;dwStackSize 指定了线程的堆栈深度;lpStartAddress 指定了线程的起始地址,一般情况为下面的原型函数:DWORD WINAPI ThreadFunc( LPVOID );lpParameter指定了线程执行时传送给线程的32位参数,即上面函数的参数;dwCreationFlags指定了线程创建的特性;lpThreadId 指向一个DWORD 变量,可返回线程ID值。 如果创建成功则返回线程的句柄,否则返回NULL。 创建了新的线程后,则该线程就开始启动执行了。如果在dwCreationFlags中用了CREA TE_SUSPENDED特性,那么线程并不马上执行,而是先挂起,等到调用ResumeThread 后才开始启动线程,在这个过程中可以调用函数: BOOL SetThreadPriority( HANDLE hThread, int nPriority); 来设置线程的优先权。

工作线程和用户界面线程的创建

Windows 按线程是否拥有用户界面,把线程分为用户界面线程和工作线程。 工作线程不能处理用户消息,通常是用来执行一些后台任务。 在程序中只要调用AfxBeginThread函数就可以创建并启动一个工作线程了。 用户界面线程和工作者线程都是由AfxBeginThread创建的。现在,考察该函数:MFC提供了两个重载版的AfxBeginThread,一个用于用户界面线程,另一个用于工作者线程,分别有如下的原型和过程: 用户界面线程的AfxBeginThread 用户界面线程的AfxBeginThread的原型如下: CWinThread* AFXAPI AfxBeginThread( CRuntimeClass* pThreadClass, int nPriority, UINT nStackSize, DWORD dwCreateFlags, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs) 其中: 参数1是从CWinThread派生的RUNTIME_CLASS类; 参数2指定线程优先级,如果为0,则与创建该线程的线程相同; 参数3指定线程的堆栈大小,如果为0,则与创建该线程的线程相同; 参数4是一个创建标识,如果是CREATE_SUSPENDED,则在悬挂状态创建线程,在线程创建后线程挂起,否则线程在创建后开始线程的执行。 参数5表示线程的安全属性,NT下有用。 MFC把消息处理函数封装在CCmdTarget类中,而在这个CCmdTarget类的基础上,又封装了一些创建线程的函数,从而派生出CWndThread类。因此,为了创建可以响应消息的用户界面线程,在程序设计时,必须以MFC的CWndThread类为基类派生一个线程类,而且在一般的时候需要重写类的InitInstance()和ExitInstance()函数,在InitInstance()中编写线程的初始化代码,ExitInstance()中编写撤销线程对象的代码。

C++多线程编程10个实例

多线程编程10个例子 标签:多线程编程attributesmfcdialognull 2012-07-11 14:50 3974人阅读评论(0) 收藏举报留个纪念,不错的总结。十个例子清晰列举啦多线程编程的奥妙。 VC中多线程使用比较广泛而且实用,在网上看到的教程.感觉写的挺好. 一、问题的提出 编写一个耗时的单线程程序: 新建一个基于对话框的应用程序SingleThread,在主对话框 IDD_SINGLETHREAD_DIALOG添加一个按钮,ID为IDC_SLEEP_SIX_SECOND,标题 为 “延时6秒”,添加按钮的响应函数,代码如下: void CSingleThreadDlg::OnSleepSixSecond() { Sleep(6000); //延时6秒 } 编译并运行应用程序,单击“延时6秒”按钮,你就会发现在这6秒期间程序就象“死机” 一样,不在响应其它消息。为了更好地处理这种 耗时的操作,我们有必要学习——多线程编程。 二、多线程概述

进程和线程都是操作系统的概念。进程是应用程序的执行实例,每个进程是由私有的虚拟地址空间、代码、数据和其它各种系统资源组成 ,进程在运行过程中创建的资源随着进程的终止而被销毁,所使用的系统资源在进程终止时被释放或关闭。 线程是进程内部的一个执行单元。系统创建好进程后,实际上就启动执行了该进程的主执行线程,主执行线程以函数地址形式,比如说 main或WinMain函数,将程序的启动点提供给Windows系统。主执行线程终止了,进程也就随之终止。 每一个进程至少有一个主执行线程,它无需由用户去主动创建,是由系统自动创建的。用户根据需要在应用程序中创建其它线程,多个线 程并发地运行于同一个进程中。一个进程中的所有线程都在该进程的虚拟地址空间中,共同使用这些虚拟地址空间、全局变量和系统资源,所 以线程间的通讯非常方便,多线程技术的应用也较为广泛。 多线程可以实现并行处理,避免了某项任务长时间占用CPU时间。要说明的一点是,目前大多数的计算机都是单处理器(CPU)的,为了运 行所有这些线程,操作系统为每个独立线程安排一些CPU时间,操作系统以轮换方式向线程提供时间片,这就给人一种假象,好象这些线程都在

实验六 线程的创建与调度

实验六线程的创建与调度 一、实验目的 1、线程是操作系统中最重要的概念之一。现代操作系统为了增加程序的并发度,减少进程转换中系统的时空开销,几乎都引入了线程。线程,也叫轻量级进程,引入线程后,仍以进程为单位分配系统资源,但处理机却是以线程为单位进行指派。 通过该实验,让学生体会线程的存在,了解线程与进程的关系,学习线程的创建与终止方法。 二、实验预习 1、什么是线程?为什么要建立线程?一个线程一般有几种不同的状态? 答:线程具有许多传统进程所具有的特征,所以又称为轻型进程或进程元,作为调度和分派的基本单位。 建立线程的目的是为了使多个程序能够并发执行,以提高资源利用率和系统吞吐量。 线程在运行时具有三种基本状态:执行状态,表示线程已获得处理机而正在运行; 就绪状态,表示线程已具备了各种执行条件,只须再获得CPU便可立即执行; 阻塞状态,表示线程在执行中因某事件受阻而处于暂停状态。 2、线程的实现方式有哪几种?操作系统是根据什么来感知线程的存在的? 答:线程的实现方式有用户级线程和内核支持线程以及实现了这两种类型的线程三种。 内核支持线程(KST):又称为内核级线程(KIT),在OS中的所有进程,无论是系统进程还是用户进程,都是在操作系统内核的支持下运行的,是和内核紧密相关的。当前大多数OS 都支持内核支持线程。 用户级线程(ULT):用户级线程是和内核无关的,对于设置了用户级线程的系统,其调度仍是以进程为单位进行的。用户级线程的主要缺点有系统调用的阻塞问题和进程中仅有一个线程能够执行。 组合方式:在组合方式线程系统中,内核支持多个内核支持线程的建立、调度和管理,同时,也允许用户应用程序建立、调度和管理用户级线程。 操作系统是根据线程控制块(TCB)来感知线程的存在的。 三、实验内容和要求 实验要求:写出实验过程和实验结果,给出实验结论。 实验内容: 1.通过SPY++工具来查看系统中的进程和线程;查看进程和线程的关系以及它们的优先级等信息。

第六章脉冲响应函数

第6章 脉冲响应函数的辨识 6.1辨识问题的提法 下图所示,、将作用在系统上的一切随机干扰和噪声,用一个作用于系统输出的等效随机干扰源)t (v 来代替。其中,输入信号)(u t 是过程的运行操作信号, 是可以直接观测的确定性变量;)(y u t 是过程的实际输出,是不能被观测到的;y(t) 是过程的观测输出,混有随机噪声)t (v 。 由此可以提出辨识问题: 在已知输入、输出的观测量)(u t 、y(t)以及f t (f t 可以根据脉冲响应过渡历程时间的先验知识作粗略估计)的情况下,要求估计出脉冲响应函数)(g t 。 下面介绍两种辨识脉冲响应函数的常用方法:相关分析法和最小二乘法。 6.2用相关分析法辨识脉冲响应函数 相关函数是基于一种统计的描述,是由输出信号)(y t 同其余变量之间的关系确定脉冲响应函数。假定噪声)t (v 是一个零均值平稳随机过程,并与)(u t 不相关,且过程是线性时不变的、因果性的系统,过程的未知脉冲响应函数为)(g t ,则过程的输入、输出和脉冲响应函数之间的基本关系如下: ?∞ -=0)()()(y λλλd u t g t u (6.1) ?+-=f t t v d u t g t 0 )()()()(y λλλ (6.2) 把变量t 用τ+t 代换,得 ?++-+=+f t t v d t u g t 0)()()()(y τλλτλτ (6.3) 由于已经假设)t (v 与输入信号)(u t 不相关,因此对应的相关系数0)(uv =τR ,是可得维纳-霍夫方程。 λλλτd t R g R f t uu )()()(0uy -=? (6.4) 若将(6.4)离散化,得到离散型Wiener-Holf 方程: 过程g(t) ) (u t y(t) ) (y u t ) t (v + +

多线程编程10例

VC中多线程使用比较广泛而且实用,在网上看到的教程.感觉写的挺好. 一、问题的提出 编写一个耗时的单线程程序: 新建一个基于对话框的应用程序SingleThread,在主对话框 IDD_SINGLETHREAD_DIALOG添加一个按钮,ID为IDC_SLEEP_SIX_SECOND,标题为 “延时6秒”,添加按钮的响应函数,代码如下: void CSingleThreadDlg::OnSleepSixSecond() { Sleep(6000); //延时6秒 } 编译并运行应用程序,单击“延时6秒”按钮,你就会发现在这6秒期间程序就象“死机”一样,不在响应其它消息。为了更好地处理这种 耗时的操作,我们有必要学习——多线程编程。 二、多线程概述 进程和线程都是操作系统的概念。进程是应用程序的执行实例,每个进程是由私有的虚拟地址空间、代码、数据和其它各种系统资源组成 ,进程在运行过程中创建的资源随着进程的终止而被销毁,所使用的系统资源在进程终止时被释放或关闭。 线程是进程内部的一个执行单元。系统创建好进程后,实际上就启动执行了该进程的主执行线程,主执行线程以函数地址形式,比如说 main或WinMain函数,将程序的启动点提供给Windows系统。主执行线程终止了,进程也就随之终止。 每一个进程至少有一个主执行线程,它无需由用户去主动创建,是由系统自动创建的。用户根据需要在应用程序中创建其它线程,多个线 程并发地运行于同一个进程中。一个进程中的所有线程都在该进程的虚拟地址空间中,共同使用这些虚拟地址空间、全局变量和系统资源,所 以线程间的通讯非常方便,多线程技术的应用也较为广泛。 多线程可以实现并行处理,避免了某项任务长时间占用CPU时间。要说明的一点是,目前大多数的计算机都是单处理器(CPU)的,为了运 行所有这些线程,操作系统为每个独立线程安排一些CPU时间,操作系统以轮换方式向线程提供时间片,这就给人一种假象,好象这些线程都在 同时运行。由此可见,如果两个非常活跃的线程为了抢夺对CPU的控制权,在线程切换时会消耗很多的CPU资源,反而会降低系统的性能。这一

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