嵌入式系統(tǒng)復(fù)習(xí)思考題

嵌入式系統(tǒng)復(fù)習(xí)思考題什么是嵌入式系統(tǒng)？答：嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心和以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟件硬件是可裁剪的，能滿足應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等指標(biāo)嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。請(qǐng)敘述嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)有哪些？答：嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)有:嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的；嵌入式系統(tǒng)功耗低、體積小、集成度、成本低；嵌入式系統(tǒng)具有較長(zhǎng)的生命周期；嵌入式系統(tǒng)具有固化的代碼；嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)需要專用開(kāi)發(fā)工具和環(huán)境；嵌入式系統(tǒng)軟件需要RTOS開(kāi)發(fā)平臺(tái)嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員以應(yīng)用專家為主嵌入式系統(tǒng)是知識(shí)集成系統(tǒng)請(qǐng)?jiān)敿?xì)說(shuō)明嵌入式系統(tǒng)的組成？答：嵌入式系統(tǒng)的組成由硬件、軟件以及嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)系統(tǒng)3部分構(gòu)成。嵌入式的硬件是以嵌入式處理器為中心，由存儲(chǔ)設(shè)備、I/O設(shè)備、通信接口設(shè)備、擴(kuò)展設(shè)備接口以及電源等必要的輔助接口構(gòu)成。嵌入式系統(tǒng)的軟件由嵌入式系統(tǒng)和相應(yīng)的各種應(yīng)用程序構(gòu)成。請(qǐng)說(shuō)明哈佛體系結(jié)構(gòu)和馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)有何不同？答：馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1、指令和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在相同的內(nèi)存空間，但存儲(chǔ)地址不同。2、處理器利用相同的總線處理內(nèi)存中的指令和數(shù)據(jù)，指令和數(shù)據(jù)具有相同的數(shù)據(jù)寬度，指令與數(shù)據(jù)無(wú)法同時(shí)存取。哈弗體系結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)：1、指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開(kāi)，指令和數(shù)據(jù)分別位于不同的存儲(chǔ)空間。2、指令與數(shù)據(jù)的存取采用不同總線，取指令和存取數(shù)據(jù)可同時(shí)進(jìn)行，微處理器具有較高的執(zhí)行效率。簡(jiǎn)述ARM處理器的7種運(yùn)行模式。答：處理器模式功能說(shuō)明備注用戶模式(usr)正常程序執(zhí)行狀態(tài)模式不能直接切換到其它模式系統(tǒng)模式(sys)運(yùn)行操作系統(tǒng)的特權(quán)任務(wù)與用戶模式類(lèi)似，但具有可以直接切換到其它模式等特權(quán)快中斷模式(fiq)支持高速數(shù)據(jù)傳輸及通道處理FIQ異常響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式中斷模式(irq)用于通用中斷處理IRQ異常響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式管理模式(svc)操作系統(tǒng)保護(hù)模式系統(tǒng)復(fù)位和軟件中斷響應(yīng)時(shí)進(jìn)入此模式中止模式(abt)用于支持虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)器保護(hù)在ARM7TDMI沒(méi)有大用處未定義指令模式(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(shí)進(jìn)入此模式請(qǐng)說(shuō)明常用嵌入式處理器分成哪幾類(lèi)？答：嵌入式處理器可分為四類(lèi)：嵌入式微處理器（EMPU）、嵌入式微控制器（EMCU）、嵌入式DSP處理器(EDSP)、嵌入式片上系統(tǒng)（ESoC）。【DSP（數(shù)字信號(hào)處理）】請(qǐng)畫(huà)出嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)流程，并簡(jiǎn)要說(shuō)明各階段內(nèi)容？答：需求分析階段：分析客戶的需求，并將需求分類(lèi)整理，確定設(shè)計(jì)任務(wù)和設(shè)計(jì)目標(biāo)。規(guī)格說(shuō)明階段：說(shuō)明系統(tǒng)做些什么，具有哪些方面的功能體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段：描述系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)所述的功能和非功能的需求，包括對(duì)硬件、軟件和執(zhí)行裝置的功能劃分以及系統(tǒng)的軟件、硬件選型等。設(shè)計(jì)硬件構(gòu)件和軟件構(gòu)件：基于體系結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)的硬件、軟件進(jìn)行詳細(xì)的設(shè)計(jì)。系統(tǒng)集成和測(cè)試：將硬件構(gòu)件、軟件構(gòu)件和執(zhí)行裝置集成在一起得到一個(gè)可以運(yùn)行的系統(tǒng)，通過(guò)測(cè)試，找出系統(tǒng)中的錯(cuò)誤并修改。什么是CISC和RISC

？簡(jiǎn)述它們的特點(diǎn)和區(qū)別?答：CISC是復(fù)雜指令集系統(tǒng)計(jì)算機(jī)，RISC是精簡(jiǎn)指令集系統(tǒng)計(jì)算機(jī)。CISC采用大量變長(zhǎng)形式的不同指令，可以處理十分復(fù)雜的工作，使得計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)越來(lái)越復(fù)雜。各種指令使用的頻率相差懸殊。RISC體系結(jié)構(gòu)基本特點(diǎn)：大多數(shù)指令只需要執(zhí)行簡(jiǎn)單和基本的功能，其執(zhí)行過(guò)程在一個(gè)機(jī)器周期內(nèi)完成。只保留加載/存儲(chǔ)指令。操作數(shù)由加載/存儲(chǔ)指令從存儲(chǔ)器取出放寄存器內(nèi)操作。芯片邏輯不采用或少采用微碼技術(shù)，而采用硬布線邏輯。減少指令數(shù)和尋址方式。指令格式固定，指令譯碼簡(jiǎn)化。優(yōu)化編譯。uC/OS-II的主要特點(diǎn)有哪些?答：uC/OS-II的主要特點(diǎn)有：公開(kāi)源代碼、可移植性（Portable）、可固化（ROMable）、可裁剪（Scalable）、占先式（Preemptive）、多任務(wù)、可確定性、任務(wù)棧、系統(tǒng)服務(wù)、中斷管理、穩(wěn)定性與可靠性。ARM體系結(jié)構(gòu)除了具有RISC特點(diǎn)外，自身還有哪些技術(shù)特點(diǎn)？答：1）所有的指令都可根據(jù)前面的執(zhí)行結(jié)果決定是否被執(zhí)行，提高了指令的執(zhí)行效率。2）可用Load/Store指令批量傳輸數(shù)據(jù)，以提高數(shù)據(jù)的傳輸效率。3）可在一條數(shù)據(jù)處理指令中同時(shí)完成邏輯處理和移位處理。什么尋址方式？請(qǐng)寫(xiě)出ARM指令系統(tǒng)6種以上尋址方式？答：尋址方式，就是根據(jù)指令中操作數(shù)的信息尋找操作數(shù)實(shí)際物理地址的方式。依據(jù)指令中給出的操作數(shù)的不同格式，ARM指令系統(tǒng)具有以下幾種常見(jiàn)的尋址方式。立即數(shù)尋址寄存器尋址寄存器移位尋址寄存器間接尋址基址變址尋址相對(duì)尋址多寄存器尋址塊拷貝尋址堆棧尋址嵌入式操作系統(tǒng)的選擇需要注意哪些因素？答：嵌入式操作系統(tǒng)的選擇需要注意：應(yīng)用需求、實(shí)時(shí)性、開(kāi)發(fā)工具、CPU種類(lèi)、價(jià)格和技術(shù)支持和服務(wù)。解釋下列術(shù)語(yǔ)或指令:JTAG，MVN，LR，CPSR,BSP,SOC,RS-232C。JTAG：JTAG(JointTestActionGroup，聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組)是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、調(diào)試，JTAG技術(shù)是一種嵌入式調(diào)試技術(shù)，它在芯片內(nèi)部封裝了專門(mén)的測(cè)試電路TAP（TestAccessPort，測(cè)試訪問(wèn)口），通過(guò)專用的JTAG測(cè)試工具對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。ARM的JTAG接口。MVN：數(shù)據(jù)取反傳送指令（MoveNegative）LR：連接寄存器，寄存器R14。當(dāng)進(jìn)入子程序時(shí)，常用來(lái)保存PC的返回值。CPSR：程序狀態(tài)寄存器CPSR可以在任何工作模式下被訪問(wèn)，其中包含條件標(biāo)志位和控制位。BSP：板級(jí)支持包(BoardSupportPacket)是介于底層硬件和上層軟件之間的底層軟件開(kāi)發(fā)包,它主要功能為屏蔽硬件,提供操作系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)及硬件驅(qū)動(dòng)。SOC：系統(tǒng)芯片（Systemonachip）指的是在單個(gè)芯片上集成一個(gè)完整的系統(tǒng)，對(duì)所有或部分必要的電子電路進(jìn)行包分組的技術(shù)。RS-232C：串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)述搶占式和非搶占式的區(qū)別？答：執(zhí)行的過(guò)程中對(duì)中斷處理方式不一樣，搶占式：某一中斷執(zhí)行完成后，如果有更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)處于就緒狀態(tài)，將執(zhí)行更高優(yōu)先級(jí)任務(wù)，而非搶占式不一樣，一個(gè)任務(wù)只有主動(dòng)放棄CPU的控制權(quán)，其它任務(wù)才能獲得CPU的控制權(quán)。寫(xiě)出uC/OS操作系統(tǒng)在某一任務(wù)正在執(zhí)行時(shí)發(fā)生中斷的處理過(guò)程。答：(1)保存全部CPU寄存器的值;(2)調(diào)用OSIntEnter()，或直接把全局變量OSIntNesting（中斷嵌套層次）加1；(3)執(zhí)行用戶代碼做中斷服務(wù);(4)調(diào)用OSIntExit()；(5)恢復(fù)所有CPU寄存器；(6)執(zhí)行中斷返回指令。第一章現(xiàn)代計(jì)算機(jī)的兩大分支——嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)，其技術(shù)要求是高速、海量的信息處理，技術(shù)發(fā)展方向是處理速度、總線寬度、存儲(chǔ)容量的無(wú)限提升。而嵌入式系統(tǒng)怎采用針對(duì)性較強(qiáng)的專業(yè)化設(shè)計(jì)，技術(shù)要求是滿足具體應(yīng)用，技術(shù)發(fā)展方向是在保證應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)要求和可靠性的前提下，盡可能減小成本、體積和功耗。根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜程度，嵌入式系統(tǒng)可分為哪4類(lèi)？（P6）單個(gè)微處理器；嵌入式處理器可擴(kuò)展的系統(tǒng)；復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)；在制造或過(guò)程控制中使用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。第二章ARM處理器有幾種工作模式？各種工作模式分別有什么特點(diǎn)？（P25）ARM狀態(tài)和Thumb狀態(tài)。當(dāng)ARM微處理器執(zhí)行32位的指令集功能時(shí)，工作在ARM狀態(tài)；當(dāng)ARM微處理器工作在16位的Thumb指令集時(shí)，工作在Thumb狀態(tài)。若寄存器R1=0x01020304，分別按小端模式和大端模式存儲(chǔ)在0x30000字節(jié)單元中，是分別列出兩種模式下內(nèi)存存儲(chǔ)內(nèi)容，并標(biāo)出內(nèi)存地址。0x3001F~0x300180x30017~0x300100x3000F~0x300080x30007~0x30000大端04030201小端01020304ARM存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)周期有幾種類(lèi)型？對(duì)應(yīng)于Cache訪問(wèn)和存儲(chǔ)器訪問(wèn)是何存儲(chǔ)周期？（P41）存儲(chǔ)周期類(lèi)型：空閑周期。非順序周期。順序周期。協(xié)處理器寄存器傳送周期。ARM支持的有幾種頁(yè)面類(lèi)型？其容量為何值？（P48）段（Section）：大小為1MB的存儲(chǔ)塊。大頁(yè)（LargePages）：大小為64KB的存儲(chǔ)塊。小頁(yè)（SmallPages）：大小為4KB的存儲(chǔ)塊。極小頁(yè)（TinyPages）：大小為1KB的存儲(chǔ)塊。3.3 試述ARM處理器對(duì)異常中斷的響應(yīng)過(guò)程。（P59）當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，處理器首先自動(dòng)保存當(dāng)前狀態(tài)，即返回地址存入寄存器R14，當(dāng)前寄存器CPSR存入SPSR中，接著進(jìn)入相應(yīng)的工作模式，并執(zhí)行特定地址的指令。ARM有7種類(lèi)型的異常，不同類(lèi)型的異常將導(dǎo)致處理器進(jìn)入不同的工作模式，并執(zhí)行不同特定地址的指令。（P59）常見(jiàn)的嵌入式操作系統(tǒng)PalmOS，WindowsCE，VxWorks，μC/OS-II，Linux.6.1 嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)有哪些異同點(diǎn)？（P226）與傳統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)相比，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)雖具有一些共同點(diǎn)，如它保持了許多傳統(tǒng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的良好習(xí)慣，但區(qū)別非常明顯，如嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行的目標(biāo)應(yīng)用環(huán)境具有一定的特殊性，主要針對(duì)特定的應(yīng)用領(lǐng)域，功能較專一；嵌入式系統(tǒng)只能完成預(yù)期要完成的功能，而且處于對(duì)系統(tǒng)成本、性能和功耗等各方面的考慮，嵌入式系統(tǒng)的PU、存儲(chǔ)器、外圍設(shè)備等資源應(yīng)用都得恰到好處。嵌入式系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：嵌入式系統(tǒng)通常是面向特定應(yīng)用的系統(tǒng)量體裁衣，高效設(shè)計(jì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要交叉開(kāi)發(fā)環(huán)境嵌入式系統(tǒng)的程序需要固化嵌入式系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)難度大其他特點(diǎn)，嵌入式系統(tǒng)需要提供強(qiáng)大的硬件開(kāi)發(fā)工具和軟件包的支持，需要設(shè)計(jì)者從速度、功能和成本綜合考慮。此外，嵌入式系統(tǒng)對(duì)穩(wěn)定性、可靠性、功耗、抗干擾性、重量、體積等方面的性能要求都比通用系統(tǒng)的要求更為嚴(yán)格和苛刻。體系結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段1 硬件平臺(tái)的選擇（P234）嵌入式系統(tǒng)的核心部件是嵌入式微處理器。設(shè)計(jì)者在選擇處理器時(shí)要考慮的主要因素有：微處理器的性能微處理器的技術(shù)指標(biāo)功耗軟件支持工具微處理器是否內(nèi)置調(diào)試工具供應(yīng)商是否提供評(píng)估版1 軟件平臺(tái)的選擇（P235）操作系統(tǒng)的選擇操作系