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1、第0章 緒論1、什么是數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)?在解決了對不同目標(biāo)信息的數(shù)字化編碼、數(shù)字化傳輸、數(shù)字化解碼的基本理論、算法定義和協(xié)議規(guī)范之后,對其如何進行系統(tǒng)的構(gòu)成,如何以最優(yōu)化的性能(如速度)、最低廉的成本(如芯片面積、集成密度等)來實現(xiàn)該系統(tǒng)的技術(shù)。2、什么是集成電路IC?集成電路(IC)是指通過一系列特定的加工工藝,將多個晶體管、電阻、電容等器件,按照一定的電路連接集成在一塊半導(dǎo)體單晶片(如Si或GaAs)或陶瓷等基片上,作為一個不可分割的整體完成某一特定功能的電路組件3、什么是集成電路IP?集成電路IP是經(jīng)過預(yù)先設(shè)計、預(yù)先驗證,符合產(chǎn)業(yè)界普片認同的設(shè)計規(guī)范和設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),具有相對獨立功能的電路模塊
2、或子系統(tǒng)。其具有知識含量高、占用芯片面積小、運行速度快、功耗低、工藝容差性大等特點,可以復(fù)用(Reuse)于SOC、SOPC或復(fù)雜ASIC設(shè)計中。4、什么是SOC?SOC,即嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的最高形式片上系統(tǒng)。從狹義角度講,它是信息系統(tǒng)核心的芯片集成,是將系統(tǒng)關(guān)鍵部件集成在一塊芯片上;從廣義角度講, SOC是一個微小型系統(tǒng),第1章 嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識1、計算機系統(tǒng)的三大應(yīng)用領(lǐng)域是什么?服務(wù)器市場,桌面市場,嵌入式市場2、通用計算機與嵌入式系統(tǒng)的對比是什么?特征通用計算機嵌入式系統(tǒng)形式和類型 看得見的計算機。按其體系結(jié)構(gòu)、運算速度和結(jié)構(gòu)規(guī)模等因素分為大、中、小型機和微機。 看不見的計算機。形式多樣
3、,應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,按應(yīng)用來分。組成 通用處理器、標(biāo)準(zhǔn)總線和外設(shè)。 軟件和硬件相對獨立。 面向應(yīng)用的嵌入式微處理器,總線和外部接口多集成在處理器內(nèi)部。軟件與硬件是緊密集成在一起的。開發(fā)方式 開發(fā)平臺和運行平臺都是通用計算機 采用交叉開發(fā)方式,開發(fā)平臺一般是通用計算機,運行 平臺是嵌入式系統(tǒng)。二次開發(fā)性 應(yīng)用程序可重新編制 一般不能再編程3、分別從技術(shù)角度和系統(tǒng)角度給出嵌入式系統(tǒng)的定義技術(shù)角度:以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ),軟硬件可裁剪,應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗和應(yīng)用環(huán)境有特殊要求的專用計算機系統(tǒng)。是將應(yīng)用程序、操作系統(tǒng)和計算機硬件集成在一起的系統(tǒng)系統(tǒng)角度:嵌入式系統(tǒng)是設(shè)計完成復(fù)
4、雜功能的硬件和軟件,并使其緊密耦合在一起的計算機系統(tǒng)4、嵌入式系統(tǒng)的特點是什么?從三要素說:嵌入式:嵌入到對象體系中,有對象環(huán)境要求專用性:軟、硬件按對象要求裁減計算機系統(tǒng):實現(xiàn)對象的智能化功能功耗限制、低成本、多速率、環(huán)境相關(guān)性、系統(tǒng)內(nèi)核小、專用性強、不可壟斷性、產(chǎn)品相對穩(wěn)定性具有實時性5、請從嵌入式系統(tǒng)軟件復(fù)雜程度來對嵌入式系統(tǒng)進行分類? 循環(huán)輪詢系統(tǒng),有限狀態(tài)機系統(tǒng),前后臺系統(tǒng),單處理器多任務(wù)系統(tǒng),多處理器多任務(wù)系統(tǒng)6、常用電平標(biāo)準(zhǔn)有哪些?理解電平匹配的含義。TTL:Transistor-Transistor Logic 三極管結(jié)構(gòu)。 Vcc:5V:VOH=2.4V;VOL=2V;VIL
5、=2.4V;VOL=2V;VIL=2.0V;VOL=1.7V;VIL=4.45V;VOL=3.5V;VIL=3.2V;VOL=2.0V;VIL=2.0V;VOL=1.7V;VIL規(guī)格說明-體系結(jié)構(gòu)設(shè)計-構(gòu)件設(shè)計-系統(tǒng)調(diào)試與集成交叉開發(fā)環(huán)境:宿主機(Host) ,是用于開發(fā)嵌入式系統(tǒng)的計算機。一般為PC機(或者工作站),具備豐富的軟硬件資源,為嵌入式軟件的開發(fā)提供全過程支持。目標(biāo)機(Target),即所開發(fā)的嵌入式系統(tǒng),是嵌入式軟件的運行環(huán)境,其硬件軟件是為特定應(yīng)用定制的。在開發(fā)過程中,目標(biāo)機端需接收和執(zhí)行宿主機發(fā)出的各種命令如設(shè)置斷點、讀內(nèi)存、寫內(nèi)存等,將結(jié)果返回給宿主機,配合宿主機各方面的工
6、作。14、嵌入式軟件的調(diào)試環(huán)境和固化環(huán)境的區(qū)別。階段調(diào)試環(huán)境固化環(huán)境編譯目標(biāo)文件需要調(diào)試信息目標(biāo)文件不需要調(diào)試信息鏈接應(yīng)用系統(tǒng)目標(biāo)代碼不需要Boot模塊,此模塊已由目標(biāo)板上的監(jiān)視器程序?qū)崿F(xiàn)。應(yīng)用系統(tǒng)目標(biāo)代碼必須以Boot模塊作為入口模塊。定位程序的所有代碼段、數(shù)據(jù)段都依次被定位到調(diào)試空間的RAM中。程序的各邏輯段按照其不同的屬性分別定位到非易失性存儲空間(ROM)或RAM中下載宿主機上的調(diào)試器讀入被調(diào)試文件,并將其下載到目標(biāo)機上的調(diào)試空間中,目標(biāo)機掉電后所有信息全部丟失。在宿主機上利用固化工具將可固化的應(yīng)用程序?qū)懭肽繕?biāo)機的非易失性存儲器中,目標(biāo)機掉電后信息不丟失。運行被調(diào)試程序在目標(biāo)監(jiān)控器的控
7、制下運行,并與后者共享某些資源,如CPU資源、RAM資源以及通信設(shè)備(如串口、網(wǎng)口等)資源。程序在真實的目標(biāo)硬件環(huán)境上運行第2章1、CISC、RISC的特點是什么?CISC:復(fù)雜指令集(Complex Instruction Set Computer),具有大量的指令和尋址方式,指令長度可變。8/2原則:80%的程序只使用20%的指令,大多數(shù)程序只使用少量的指令就能夠運行RISC:精簡指令集(Reduced Instruction Set Computer),只包含最有用的指令,指令長度固定,確保數(shù)據(jù)通道快速執(zhí)行每一條指令,使CPU硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計變得更為簡單2、哈佛結(jié)構(gòu)、馮諾依曼結(jié)構(gòu)的區(qū)別?哈佛
8、結(jié)構(gòu):程序存儲器與數(shù)據(jù)儲存器分開;提供了較大的帶寬;適合數(shù)字信號處理;大多數(shù)DSP都是哈佛結(jié)構(gòu)馮諾依曼結(jié)構(gòu):單一處理部件完成計算、存儲及通信功能;線性組織的定長存儲單元(地址);存儲空間的單元(地址)是直接尋址的;使用低級機器語言,其指令完成基本操作碼的簡單操作;對計算進行集中的順序控制(程序存儲);首次提出“地址”和“程序存儲”的概念3、ARM處理器的特點?1. 低功耗、低成本、高性能 2. 采用RISC體系結(jié)構(gòu)3. 大量使用寄存器 4. 高效的指令系統(tǒng)4、ARMv7定義了哪3種不同的處理器配置,其各自的應(yīng)用特點是什么?Profile A是面向復(fù)雜、基于虛擬內(nèi)存的OS和應(yīng)用的Profile
9、R是針對實時系統(tǒng)的Profile M是針對低成本應(yīng)用的優(yōu)化的微控制器的。5、流水線技術(shù)及其特點。流水線(Pipeline)技術(shù):幾個指令可以并行執(zhí)行特點:提高了CPU的運行效率 內(nèi)部信息流要求通暢流動6、什么是CACHE?為什么要引入CACHE?高速緩存(一種小容量高速存儲器)。微處理器的時鐘頻率比內(nèi)存速度提高快得多,高速緩存可以提高內(nèi)存的平均性能。7、典型計算機的存儲層次是什么?存儲系統(tǒng)面臨的兩個主要問題是什么?離CPU越近,存取速度越快,價格也越高,因此容量也越?。淮鎯ο到y(tǒng)面臨的兩個主要問題是:1、高速度和低成本之間的矛盾;2、大容量和低成本之間的矛盾8、簡述下ARM處理器存儲的大端模式和
10、小端模式?大端模式:字數(shù)據(jù)的高字節(jié)存儲在低地址中,而字數(shù)據(jù)的低字節(jié)則存放在高地址中小端模式:低地址中存放的是字數(shù)據(jù)的低字節(jié),高地址存放的是字數(shù)據(jù)的高字節(jié)9、ARM處理器的七種工作模式是什么?ARM的兩種工作狀態(tài)呢?處理器模式說明備注 用戶 (usr)正常程序執(zhí)行模式不能直接切換到其它模式 系統(tǒng) (sys)運行操作系統(tǒng)的特權(quán)任務(wù)與用戶模式類似,但具有可以直接切換到其它模式等特權(quán) 快中斷 (fiq)支持高速數(shù)據(jù)傳輸及通道處理FIQ異常響應(yīng)時進入此模式 中斷 (irq)用于通用中斷處理IRQ異常響應(yīng)時進入此模式 管理 (svc)操作系統(tǒng)保護模式系統(tǒng)復(fù)位和軟件中斷響應(yīng)時進入此模式 中止 (abt)用于
11、支持虛擬內(nèi)存和/或存儲器保護在ARM7TDMI沒有大用處 未定義 (und)支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真未定義指令異常響應(yīng)時進入此模式ARM狀態(tài):此時處理器執(zhí)行32位的字對齊的ARM指令Thumb狀態(tài):此時處理器執(zhí)行16位的、半字對齊的Thumb指令10、ARM處理器的基本尋址方式有哪些?1.寄存器尋址;2.立即尋址; 3.寄存器移位尋址;4.寄存器間接尋址;5.基址尋址;6.多寄存器尋址; 7.堆棧尋址;8.塊拷貝尋址;9.相對尋址。11、總線的主要參數(shù):總線寬度、總線頻率、總線帶寬。它們之間的關(guān)系是什么?總線寬度,又稱總線位寬,指的是總線能同時傳送數(shù)據(jù)的位數(shù)??偩€頻率,總線工作速度的一個重要
12、參數(shù),工作頻率越高,速度越快。通常用MHz表示??偩€帶寬,又稱總線的數(shù)據(jù)傳送率,是指在一定時間內(nèi)總線上可傳送的數(shù)據(jù)總量,用每秒最大傳送數(shù)據(jù)量來衡量??偩€帶寬越寬,傳輸率越高。關(guān)系:總線帶寬(單位:MB/s) =(總線寬度/8) 總線頻12、簡述AMBA總線。AMBA(Advanced Microcontroller Bus Architecture)是ARM 公司研發(fā)的一種總線規(guī)范,目前主要版本為2.0 版本。2.0版AMBA標(biāo)準(zhǔn)定義了三組總線:AHB(AMBA高性能總線)、ASB(AMBA系統(tǒng)總線)、和APB(AMBA外設(shè)總線)。其中:AHB(Advanced High-performanc
13、e Bus):用于高性能系統(tǒng)模塊的連接,支持突發(fā)模式數(shù)據(jù)傳輸和事務(wù)分割;可以有效地連接處理器、片上和片外存儲器,支持流水線操作。APB(Advanced Peripheral Bus):用于較低性能外設(shè)的簡單連接,一般是接在AHB系統(tǒng)總線上的第二級總線。 13、建立時間、保持時間。tSU (時鐘建立時間) :在觸發(fā)器的時鐘信號上升沿到來以前,數(shù)據(jù)穩(wěn)定不變的時間,如果建立時間不夠,數(shù)據(jù)將不能在這個時鐘上升沿被打入觸發(fā)器tH(時鐘保持時間) :在觸發(fā)器的時鐘信號上升沿到來以后,數(shù)據(jù)穩(wěn)定不變的時間, 如果保持時間不夠,數(shù)據(jù)同樣不能被打入觸發(fā)器14、ARM9TDMI中的T、D、M、I的含義是什么?T:
14、16位寬度的壓縮指令集(Thumb)D:支持在片調(diào)試(Debug),允許處理器響應(yīng)調(diào)試請求暫停M:具有增強型乘法器,可生成64位的結(jié)果I:嵌入式ICE部件,可提供片上斷點和調(diào)試點的支持第3章1、Nand Flash和Nor Flash的區(qū)別?Nor FlashNand Flash寫入/清除一個塊的操作時間15s24ms讀性能1200-1500KB600-800KB寫性能80KB200-400KB接口/總線SRAM接口/獨立地址數(shù)據(jù)總線8位地址/數(shù)據(jù)/控制總線,I/O接口復(fù)合讀取模式隨機讀取串行地存取數(shù)據(jù)成本較高較低,單元尺寸約為NOR的一半,生產(chǎn)過程簡單,同樣大小的芯片可以做更大的容量容量及應(yīng)
15、用場合164MB,主要用于存儲代碼8MB4GB,主要用于存儲數(shù)據(jù)編寫次數(shù)(耐用性)約10萬次約100萬次位交換(bit位反轉(zhuǎn))少較多,關(guān)鍵性數(shù)據(jù)需要錯誤探測/錯誤更正(EDC/ECC)算法壞處處理無,因為壞塊故障率少隨機分布,無法修正2、ROM、SRAM和SDRAM這三者的區(qū)別是什么?ROM是只讀存儲器SRAM是靜態(tài)隨機存取存儲器;DRAM是動態(tài)隨機存取存儲器。SRAM讀寫速度比DRAM讀寫速度快;SRAM比DRAM功耗大;DRAM的集成度可以做得更大,則其存儲容量更大;DRAM需要周期性地刷新,而SRAM不需要。3、SDRAM的尋址方式是什么(以HY57V56120FTP為例)?Nand F
16、lash的尋址方式是什么(以K9F2G08U0A為例)?SDRAM內(nèi)部是一個存儲陣列,可以把它想象成一個表格,和表格的檢索原理一樣,先指定行,再指定列,就可以準(zhǔn)確找到所需要的存儲單元,這是內(nèi)存芯片尋址的基本原理,這個表格稱為邏輯Bank。以HY57V56120FTP為例,通過BA1,BAO實現(xiàn)對表格的選擇,通過和實現(xiàn)行與列的定位,從而尋到地址。而對NANDFlash以周期進行選擇。以K9F2G08U0A為例,其規(guī)定了用5個周期來實現(xiàn)。第一個周期訪問的地址為A0A7;第二個周期訪問的地址為A8A11,它作用在IO0IO3上,而此時IO4IO7必須為低電平;第三個周期訪問的地址為A12A19;第四
17、個周期訪問的地址為A20A27;第五個周期訪問的地址為A28,它作用在IO0上,而此時IO1IO7必須為低電平。前兩個周期傳輸?shù)氖橇械刂罚笕齻€周期傳輸?shù)氖切械刂?。通過分析可知,列地址是用于尋址頁內(nèi)空間,行地址用于尋址頁,如果要直接訪問塊,則需要從地址A18開始。 4、什么是虛擬內(nèi)存技術(shù)?為什么要引入虛擬內(nèi)存技術(shù)?所謂虛擬存儲機制,指的是把多個存儲介質(zhì)模塊通過一定的手段集中管理。即利用一個存儲池(Storage Pool)將所有存儲介質(zhì)模塊統(tǒng)一管理,因而從系統(tǒng)角度看到的就不是多個存儲介質(zhì)模塊,而是一個被分區(qū)或者分卷的超大容量的存儲系統(tǒng)。這種將多個存儲介質(zhì)模塊統(tǒng)一管理起來,為使用者提供大容量、高
18、數(shù)據(jù)傳輸性能的存儲系統(tǒng)的技術(shù),就稱為虛擬存儲技術(shù)。虛擬內(nèi)存技術(shù)就是典型的虛擬存儲技術(shù)引入虛擬內(nèi)存技術(shù)可以實現(xiàn)虛擬地址空間到物理存儲空間的映射;存儲器訪問權(quán)限的控制;設(shè)置虛擬存儲空間的緩沖特性。5、存儲管理單元MMU的作用是什么?為什么引入快表?(提示:理解課件例1,例2)實現(xiàn)虛擬地址空間到物理存儲空間的映射;存儲器訪問權(quán)限的控制;設(shè)置虛擬存儲空間的緩沖特性。 為了實現(xiàn)不同層次的管理,有兩種地址映射方式:分段方式和分頁方式。 分段方式支持較大的、任意大小的主存儲區(qū)域; 分頁方式支持較小的、特定大小的主存儲區(qū)域。6、設(shè)計接口電路的必要性是什么?I/O接口設(shè)計的重點又是什么?設(shè)計接口電路的必要性:a
19、)解決CPU和外圍設(shè)備之間的時序配合和通信聯(lián)絡(luò)問題。b)解決CPU和外圍設(shè)備之間的數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換和匹配問題。c)解決CPU的負載能力和外圍設(shè)備端口選擇問題。I/O接口設(shè)計的重點: 設(shè)計I/O接口邏輯以及開發(fā)其驅(qū)動程序。7、一個典型的I/O接口邏輯內(nèi)部通常具有哪幾種類型的寄存器?其各自的作用是什么?(會對I/O接口進行簡單編程操作)一個典型的I/O接口邏輯內(nèi)部通常具有三種類型的寄存器:數(shù)據(jù)寄存器、控制寄存器和狀態(tài)寄存器。數(shù)據(jù)寄存器用來保存CPU核傳送給I/O設(shè)備的數(shù)據(jù),或者I/O設(shè)備傳送給CPU核的數(shù)據(jù); 控制寄存器用來保存由CPU核發(fā)來的控制操作命令; 狀態(tài)寄存器保存著I/O接口邏輯在數(shù)據(jù)傳送過
20、程中正在發(fā)生的或者最近發(fā)生的事件特征信息,CPU核可以通過讀取狀態(tài)寄存器的內(nèi)容來監(jiān)控I/O的操作。8、什么是GPIO接口?其主要作用?GPIO接口就是通用并行I/O接口主要作用是傳送需并行交互的信息,或者是開關(guān)量信號。 9、OSI結(jié)構(gòu)模型具體由哪幾層組成,其各層的作用分別是什么?(1)物理層。規(guī)定了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間最底層的接口特性,包括物理連接的機械特性(即接插件的大小、形狀等)、電氣特性(即代表邏輯“1”和邏輯“0”的電參數(shù))、電子部件和物理部件的基本功能以及位交換的基本過程。(2)數(shù)據(jù)鏈路層。主要作用是控制信息在單一鏈路中傳輸?shù)牟铄e,通常包括傳輸信息的校驗、總線錯誤檢測等。(3)網(wǎng)絡(luò)層。定義了基
21、本的端到端數(shù)據(jù)傳輸服務(wù),網(wǎng)絡(luò)層在多數(shù)據(jù)鏈路存儲轉(zhuǎn)發(fā)網(wǎng)絡(luò)中特別重要。(4)傳輸層。定義了面向連接的服務(wù),它可以保證數(shù)據(jù)按一定的順序、無差錯地在多條鏈路上傳送。(5)會話層。提供了一種控制網(wǎng)絡(luò)上終端用戶交互的機制,例如數(shù)據(jù)分組和檢測點。(6)表示層。規(guī)定了數(shù)據(jù)交換的格式,并且為應(yīng)用程序提供有效的轉(zhuǎn)換工具。(7)應(yīng)用層。提供了終端用戶程序和網(wǎng)絡(luò)之間的一個應(yīng)用程序接口。10、TCP/IP模型的具體由哪幾層組成,其各層的作用分別是什么?簡要說明TCP/IP協(xié)議的數(shù)據(jù)封裝和解封裝的過程。1) 應(yīng)用層。應(yīng)用層協(xié)議支持了文件傳輸、電子郵件、遠程登錄、網(wǎng)絡(luò)管理、Web瀏覽等應(yīng)用。2)傳輸層。傳輸層的兩項主要功能
22、:流量控制:通過滑動窗口實現(xiàn)和可靠傳輸:由序號和確認來實現(xiàn)。傳輸層提供了面向連接的、可靠的TCP和無連接的UDP兩種傳輸協(xié)議。3)網(wǎng)際層。本層提供無連接的傳輸服務(wù)(不保證送達,不保序)。本層的主要功能是尋找一條能夠把數(shù)據(jù)報送到目的地的路徑。4)網(wǎng)絡(luò)接口層。接收發(fā)送IP包,包括:設(shè)備驅(qū)動器和網(wǎng)卡 11、網(wǎng)卡的主要功能主要是什么?網(wǎng)卡的功能主要有以下三個:(1)數(shù)據(jù)的封裝與解封,發(fā)送時將上一層交下來的數(shù)據(jù)加上首部和尾部,成為以太網(wǎng)的幀。接收時將以太網(wǎng)的幀剝?nèi)ナ撞亢臀膊浚缓笏徒簧弦粚?。?)鏈路管理,主要是CSMA/CD協(xié)議的實現(xiàn)。 (3)編碼與譯碼,即曼徹斯特編碼與譯碼。12、簡要介紹RS232
23、標(biāo)準(zhǔn)和RS485標(biāo)準(zhǔn)?RS-232C物理特征: DB-25 DB-15 DB-9 信號連線:保護地、TXD/RXD、 RTS/CTS、DSR、DTR 電平規(guī)定: -5V -15V 之間的電平表示邏輯 “1” +5V +15V 之間的電平表示邏輯 “0”RS-485在RS-232基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,只規(guī)定了接口電路的電氣特性,而沒有規(guī)定機械特性、數(shù)據(jù)格式及通信協(xié)議等方面的內(nèi)容。這些方面的規(guī)定可以參照RS-232C標(biāo)準(zhǔn)。 平衡傳輸 發(fā)送驅(qū)動器A,B之間 正電平: +2V-+6V 負電平: -2V- -6V 接收端A,B之間 正電平:大于600mV 負電平:小于-200mV第4章1、什么是軟件,它一般
24、包含哪幾部分,各部分的作用是什么?軟件(software)是計算機系統(tǒng)中與硬件(hardware)相互依存的另一部分,它包括程序(program)、相關(guān)數(shù)據(jù)(data)及其說明文檔(document)。 其中:程序是按照事先設(shè)計的功能和性能要求執(zhí)行的指令序列;數(shù)據(jù)是程序能正常操縱信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu);文檔是與程序開發(fā)維護和使用有關(guān)的各種圖文資料。2、什么是操作系統(tǒng)?操作系統(tǒng)的主要功能是什么?操作系統(tǒng)是計算機中最基本的程序。操作系統(tǒng)負責(zé)計算機系統(tǒng)中全部軟硬資源的分配與回收、控制與協(xié)調(diào)等并發(fā)的活動;操作系統(tǒng)提供用戶接口,使用戶獲得良好的工作環(huán)境;操作系統(tǒng)為用戶擴展新的系統(tǒng)功能提供軟件平臺。 操作系統(tǒng)抽象
25、了一個實際的硬件系統(tǒng),使用戶程序運行在一個虛擬的硬件上。它的主要功能有:(1)存儲器管理(2)進程管理(3)設(shè)備驅(qū)動(4)文件系統(tǒng)3、名詞解釋:并發(fā),并行,時間片并行:是指兩或多個事件在同一時刻發(fā)生。并發(fā):是兩或多個事件在同一時間間隔內(nèi)發(fā)生。時間片:CPU分配給各個進程的時間。4、進程是什么?它有什么特征?進程與程序的關(guān)系是什么?進程是一個具有一定獨立功能的程序關(guān)于某個數(shù)據(jù)集合的一次運行活動。它是操作系統(tǒng)動態(tài)執(zhí)行的基本單元,在傳統(tǒng)的操作系統(tǒng)中,進程既是基本的分配單元,也是基本的執(zhí)行單元。進程的特征:動態(tài)性:進程的實質(zhì)是程序在多道程序系統(tǒng)中的一次執(zhí)行過程,進程是動態(tài)產(chǎn)生,動態(tài)消亡的。 并發(fā)性:任
26、何進程都可以同其他進程一起并發(fā)執(zhí)行 獨立性:進程是一個能獨立運行的基本單位,同時也是系統(tǒng)分配資源和調(diào)度的獨立單位; 異步性:由于進程間的相互制約,使進程具有執(zhí)行的間斷性,即進程按各自獨立的、不可預(yù)知的速度向前推進 結(jié)構(gòu)特征:進程由程序、數(shù)據(jù)和進程控制塊三部分組成。進程與程序的關(guān)系:程序是指令的有序集合,其本身沒有任何運行的含義,是一個靜態(tài)的概念。而進程是程序在處理機上的一次執(zhí)行過程,它是一個動態(tài)的概念。 程序可以作為一種軟件資料長期存在,而進程是有一定生命期的。程序是永久的,進程是暫時的。 進程更能真實地描述并發(fā),而程序不能; 進程是由進程控制塊、程序段、數(shù)據(jù)段三部分組成; 進程具有創(chuàng)建其他進
27、程的功能,而程序沒有。 同一程序同時運行于若干個數(shù)據(jù)集合上,它將屬于若干個不同的進程。也就是說同一程序可以對應(yīng)多個進程。 5、常用哪些指標(biāo)來評價嵌入式實時操作系統(tǒng)?主要有三個指標(biāo)來衡量系統(tǒng)的性能:響應(yīng)時間(Response Time)生存時間(Survival Time)吞吐量(Throughput)6、詳細介紹一下內(nèi)核及其作用。Linux操作系統(tǒng)的內(nèi)核主要由哪幾個子系統(tǒng)組成,簡要說明其各子系統(tǒng)的作用。內(nèi)核是操作系統(tǒng)的核心部分,為應(yīng)用程序提供安全訪問硬件資源的功能。直接操作計算機硬件是很復(fù)雜的,內(nèi)核通過硬件抽象的方法屏蔽了硬件的復(fù)雜性和多樣性。通過硬件抽象的方法,內(nèi)核向應(yīng)用程序提供了統(tǒng)一和簡潔
28、的接口,應(yīng)用程序設(shè)計復(fù)雜程度降低。實際上,內(nèi)核可以被看做是一個系統(tǒng)資源管理器,內(nèi)核管理計算機系統(tǒng)中所有的軟件和硬件資源。內(nèi)核主要負責(zé)管理各個任務(wù)(通過進程運行),或者說為每一個任務(wù)分配CPU的時間及其相關(guān)的資源,并且負責(zé)任務(wù)之間的通信。內(nèi)核提供的基本服務(wù)是任務(wù)切換。內(nèi)核決定著系統(tǒng)的性能和穩(wěn)定性。 Linux的內(nèi)核主要由5個子系統(tǒng)組成:進程程度、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口和進程間通信。(1)進程調(diào)度 進程調(diào)度模塊負責(zé)控制進程對CPU資源的使用。所采取的調(diào)度策略是使得各個進程能夠公平合理地訪問CPU,同時保證內(nèi)核能及時地執(zhí)行硬件操作。(2)內(nèi)存管理 內(nèi)存管理模塊用于確保所有進程能夠安全地共享主存
29、儲區(qū)域。(3)文件系統(tǒng) 文件系統(tǒng)模塊用于支持對外部設(shè)備的驅(qū)動和操作。虛擬文件系統(tǒng)模塊通過向所有的外部存儲設(shè)備提供一個通用的文件接口,隱藏了各種硬件設(shè)備的不同細節(jié),從而提供并支持與其他操作系統(tǒng)兼容的多種文件系統(tǒng)格式。(4)網(wǎng)絡(luò)接口 網(wǎng)絡(luò)接口提供了對各種網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的存取和對各種網(wǎng)絡(luò)硬件的支持。網(wǎng)絡(luò)接口可分為網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序。網(wǎng)絡(luò)協(xié)議部分負責(zé)實現(xiàn)每一種可能的網(wǎng)絡(luò)傳輸協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動程序負責(zé)與硬件設(shè)備通信,每一種可能的硬件通信設(shè)備都有相應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動程序。(5)進程間通信 支持進程之間各種通信機制。其通信機制主要包括信號、文件鎖、管道、等待隊列、信號量、消息隊列、共享內(nèi)存和套接字等。7、在操作系統(tǒng)中,I/O管理采用層次結(jié)構(gòu)的思想。從上到下一般分為幾層?各層的主要作用是什么?為了有效組織和管理各種不同的設(shè)備,采用分層的思想,從上到下分為四層,分別為API、設(shè)備管理、驅(qū)動邏輯和硬件抽象。API層用于對設(shè)備管理層提供的驅(qū)動結(jié)構(gòu)進行進一步的包裝,以方便應(yīng)用程序使用。 設(shè)備
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