嵌入式系統(tǒng)期末復(fù)習(xí)

第一章嵌入式系統(tǒng)概述1.寫出以下英文縮寫的英文原文及中文含義。RAM隨機存儲器DRAM動態(tài)隨機存儲器ROM只讀存儲器PROM可編程只讀存儲器EPROM可插除可編程只讀存儲器FLASH多媒體存儲RTOS實時操作系統(tǒng)SOPC片上可編程系統(tǒng)IPIP盒OS操作系統(tǒng)BSP板級支持包ICE硬件調(diào)試器EEPROM電可插除可編程只讀存儲器API應(yīng)用程序接口RISC精簡指令集計算機SPI串行萬維指令MMU存儲管理單元UART異步接受發(fā)送裝置ARM先進RISC存儲器SWI軟件終端指令FIQ快速終端請求CANCAN總線DMA直接內(nèi)存存取FPGA可編程們陣列GPIO2.什么是嵌入式系統(tǒng)？與通用計算機相比，它有哪些特點？其應(yīng)用范圍包括哪些？嵌入式系統(tǒng)：以應(yīng)用為中心、以計算機技術(shù)為根底、軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、本錢、體積、功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。特點：軟件硬件可裁剪、適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、本錢、體積、功耗嚴(yán)格要求應(yīng)用范圍：常用在系統(tǒng)實時高效性，軟件固態(tài)化以及應(yīng)用的專用性等方面。3.嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)包括哪幾個局部？嵌入式系統(tǒng)主要包括硬件和軟件兩個局部。具體包括：應(yīng)用層，OS層，BSP〔板級支持包〕，和硬件層。4.簡述嵌入式系統(tǒng)的硬件組成，并解釋什么是嵌入式微處理器，嵌入式微控制器，DSP和SOC/SOPC。以嵌入式微處理器為中心，配置存儲器。I/O設(shè)備，通訊模塊以及電源等。嵌入式處理器是為完成特殊的應(yīng)用而設(shè)計的特殊目的的處理器。5.簡述IP盒的根本概念，它和SOC的關(guān)系是什么？6.簡述嵌入式系統(tǒng)軟件的組成和功能？組成：應(yīng)用層，OS層，BSP層第二章ARM微處理器及其開發(fā)應(yīng)用1.比擬CISC體系結(jié)構(gòu)和RISC體系結(jié)構(gòu)的特點，ARM為何采用RISC結(jié)構(gòu)？CISC指令集設(shè)計的主要趨勢是增加指令集的復(fù)雜度。RISC的中心思想是精簡指令集的復(fù)雜度，精簡指令的硬件設(shè)計，硬件只執(zhí)行很賤的那局部指令，大局部指令有簡單指令完成。RISC體系結(jié)構(gòu)的特點：指令格式和長度固定，且指令類型很少，指令功能簡單；RISC指令系統(tǒng)強調(diào)對稱，均勻，簡單，程序的編譯效率更高；大多數(shù)指令單周期完成；具有分開的Load/Store結(jié)構(gòu)的存儲結(jié)構(gòu)；基于多個通用存放器堆操作。ARM的優(yōu)點：處理器管芯面積??；開發(fā)時間短，開發(fā)本錢降低；容易實現(xiàn)高性能，低本錢的處理器。ARM主要采用RISC的主要特點有：Load/Store體系結(jié)構(gòu)；固定的32位指令；3地址指令格式。2.簡述ARM體系結(jié)構(gòu)的特點。主要特點有：Load/Store體系結(jié)構(gòu)；固定的32位指令；3地址指令格式。３.什么是Thumb技術(shù)？其優(yōu)點是什么？與ARM指令集相比，Thumb指令集具有哪些局限？Thumb是ARM體系結(jié)構(gòu)中一種16位的指令集。Thumb不僅僅是另一個混合指令集的概念，它使設(shè)計者得到ARM32位指令的性能，又能享受Thumb指令集產(chǎn)生的代碼方面的優(yōu)勢。有以下局限：完成相同的操作時，Thumb通常需要更多的指令；Thumb指令沒有包括進行異常處理時需要的指令，在異常中斷時還需要調(diào)用ARM指令。4.ARM處理器支持哪幾種工作模式？各個模式各有什么特點？ARM處理器共支持7種處理器模式：用戶模式：正常用戶模式，程序正常執(zhí)行FIQ：處理快速中斷，支持高速數(shù)據(jù)傳輸或通道處理IRQ：處理普通中斷SVC：操作系統(tǒng)保護模式，處理軟件中斷中止：處理存儲器故障，實現(xiàn)虛擬存儲器和存儲器保護未定義：處理為定義的指令陷阱，支持硬件協(xié)處理器的軟件仿真系統(tǒng)：運行特權(quán)操作系統(tǒng)任務(wù)5.簡述ARM狀態(tài)下分組存放器R13,R14,R15的功能和R15的考前須知。R13:在Thumb指令中，有一些強制性的使用R13作為堆棧指針R14：但程序執(zhí)行程序調(diào)用指令BL，BLX時，當(dāng)前的PC保存在R14存放器中，R14還用于異常處理的返回R15：用于程序計數(shù)6.簡述ARM程序狀態(tài)存放器各位的功能。所有處理器模式都可以訪問當(dāng)前狀態(tài)存放器CPSR，CPSR包括條件碼標(biāo)志，終端禁止位，當(dāng)前處理器模式以及其他狀態(tài)和信息。7.試分析Thumb狀態(tài)和ARM狀態(tài)下的存放器的關(guān)系。Thumb狀態(tài)的R0—R7與ARM狀態(tài)的R0—R7是一致的Thumb狀態(tài)的CPSR和SPSR與ARM狀態(tài)的CPSR和SPSR是一致的Thumb狀態(tài)的SP映射到ARM狀態(tài)的R13Thumb狀態(tài)的LR映射到ARM狀態(tài)的R14Thumb狀態(tài)的PC映射到ARM狀態(tài)的R158.簡述ARM的存儲層次ARM的存儲層次由多級構(gòu)成：eq\o\ac(○,1)存放器組，典型的RISC處理器大約有32個32位的存放器eq\o\ac(○,2)片上RAM，它和片上存放器組具有同級的讀/寫速度eq\o\ac(○,3)片上Cacheeq\o\ac(○,4)主存儲器eq\o\ac(○,5)硬盤，作為后援存儲器ARM尋址方式有幾種？立即尋址、存放器尋址、存放器間接尋址、基址變址尋址、多存放器尋址、相對尋址ARM指令集跳轉(zhuǎn)指令、數(shù)據(jù)處理指令、乘法指令與乘加指令、程序狀態(tài)存放器訪問指令、加載/存儲指令、批量數(shù)據(jù)加載/存儲指令、數(shù)據(jù)交換指令、移位操作、協(xié)處理器指令嵌入式系統(tǒng)的操作系統(tǒng)及軟件開發(fā)嵌入式操作系統(tǒng)定義及嵌入式系統(tǒng)對操作系統(tǒng)的要求市場進入時間可移植性可利用資源系統(tǒng)定制能力本錢中文內(nèi)核支持嵌入式實時操作系統(tǒng)定義及開展過程RTOS的幾個評價指標(biāo)：任務(wù)調(diào)度基址、內(nèi)存管理和最小內(nèi)存開銷、最大中斷禁止時間、任務(wù)切換時間實時操作系統(tǒng)的選擇須考慮的以下幾個問題：使用RTOS的必要性自建還是購置調(diào)試工具和工具間的相互關(guān)系選擇準(zhǔn)那么性能和供給商的技術(shù)支持標(biāo)準(zhǔn)或兼容性許可方面嵌入式系統(tǒng)開發(fā)時需要的工具及開發(fā)過程Linux操作系統(tǒng)Linux的起源Linux具有UNIX系統(tǒng)的全部特征，包括多任務(wù)、虛擬內(nèi)存、共享庫、需求裝載、共享的寫時復(fù)制程序執(zhí)行、優(yōu)秀的內(nèi)存管理及TCP/IP網(wǎng)絡(luò)支持等。Linux亦被稱為UNIX克隆〔UNIXClone〕或UNIX風(fēng)格〔UNIXAlike〕的操作系統(tǒng)，是UNIXOS的一個版本，它的源頭是BSD〔加州大學(xué)伯克利分校軟件，BerklySoftwareDistribution〕和SystemV這兩種久經(jīng)考驗的UNIXOS。它在源代碼級上兼容絕大局部UNIX標(biāo)準(zhǔn)〔例如，IEEEPOSIX、SystemV、BSD〕，已被證明是一個支持多用戶、多進程、多線程、實時性較好、功能強大而穩(wěn)定的操作系統(tǒng)，可以運行在X86PC、SunSparc、DigitalAlpha、680x0、PowerPC、MIPS等平臺上，是目前運行硬件平臺最多的操作系統(tǒng)。2、Linux和GNU當(dāng)前流行的軟件按其提供方式可以劃分為三種模式：商業(yè)軟件〔Commercialsoftware〕、共享軟件〔Shareware〕和自由軟件〔Freeware或Freesoftware〕。商業(yè)軟件由開發(fā)者出售拷貝并提供技術(shù)效勞，用戶只有使用權(quán)，但不得非法拷貝、擴散、修改或添加新功能。共享軟件由開發(fā)者提供軟件試用程序拷貝授權(quán)，用戶在試用該程序拷貝一段時間之后，必須向開發(fā)者交納使用費用，開發(fā)者那么提供相應(yīng)的升級和技術(shù)效勞。自由軟件那么由開發(fā)者提供軟件全部源代碼，任何用戶都有權(quán)使用、拷貝、擴散、修改該軟件，同時用戶也有義務(wù)將自己修改正的程序源代碼公開。1984年，曾和BillGates同為哈佛大學(xué)學(xué)生的RichardStallman開發(fā)了一個完全基于自由軟件的軟件體系方案，被稱之為GNU〔Gnu’sNotUNIX〕，是免費軟件基金會〔FSF，F(xiàn)reeSoftwareFoundation〕提供的一套應(yīng)用程序及實用程序，用來替代UNIX操作系統(tǒng)，并擬定了一份稱為公共版權(quán)許可〔GPL，GeneralPublicLicense〕的文件。GNU方案的宗旨是：消除對于計算機程序拷貝、分發(fā)、理解和修改的限制。也就是說，每一個人都可以在前人工作的根底上加以利用、修改或添加新內(nèi)容，但必須公開源代碼，允許其他人在此根底上繼續(xù)工作。Linux從產(chǎn)生到開展一直遵循的是“自由軟件〞的思想，在其開展歷程上，參加GNU并遵循GPL是一件非常重要的事情。Linux內(nèi)核情況Linux內(nèi)核在整個操作系統(tǒng)中的位置Linux內(nèi)核子系統(tǒng)及其之間的關(guān)系嵌入式Linux定義：嵌入式Linux〔EmbeddedLinux〕是指對Linux經(jīng)過小型化裁剪后，能夠固化在容量為幾十萬字節(jié)至數(shù)千萬字節(jié)的存儲器芯片或單片機中，應(yīng)用于特定嵌入式場合的專用Linux操作系統(tǒng)，它的開發(fā)和研究是目前操作系統(tǒng)領(lǐng)域的一個熱點。Linux應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)勢：開放源代碼，軟件資源豐富內(nèi)核功能強大支持多種體系結(jié)構(gòu)完善的網(wǎng)絡(luò)通信和成熟的文件圖形系統(tǒng)豐富的驅(qū)動程序完備的開發(fā)工具鏈Linux的缺乏：軟件開發(fā)的效率和功能軟件的實時性問題內(nèi)存及其管理問題uClinux操作系統(tǒng)及其開發(fā)環(huán)境●uClinuxuClinux或Clinux是小型化了的Linux，其中u或表示Micro，即微小的意思，C是Control的縮寫。從字面上看，uClinux就是微控制Linux。嵌入式uClinux操作系統(tǒng)主要由3個根本局部組成：引導(dǎo)程序、uClinux內(nèi)核〔由內(nèi)存管理、進程管理和中斷處理等構(gòu)成〕和文件系統(tǒng)?！袂度胧絬Clinux內(nèi)核結(jié)構(gòu)uClin