嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)考試答案

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1、1、什么是嵌入式系統(tǒng)？以應(yīng)用為中心,以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ),軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴(yán)格要求的專(zhuān)用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2、嵌入式微處理器一般就具備那些特點(diǎn)？（1）対實(shí)時(shí)多任務(wù)有很強(qiáng)的支持能力（2）具有功能很強(qiáng)的存儲(chǔ)區(qū)保護(hù)功能（3）具有可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)（4）嵌入式微處理器功耗很低3、什么是中間層？介于硬件層和軟件層之間，將硬件的細(xì)節(jié)進(jìn)行屏蔽，便于操作系統(tǒng)調(diào)用，因此成為中間層，又稱(chēng)硬件抽象層或板級(jí)支持包。4、簡(jiǎn)述馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)和哈佛體系結(jié)構(gòu)的定義與不同。馮.諾依曼體系結(jié)構(gòu)又稱(chēng)普林斯頓體系結(jié)構(gòu)，是一種將程序指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)

2、存儲(chǔ)器合并在一起的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。處理器經(jīng)由同一總線(xiàn)輸出來(lái)訪(fǎng)問(wèn)程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，程序和數(shù)據(jù)寬度相同。哈佛體系結(jié)構(gòu)是一種將程序指令存儲(chǔ)和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分開(kāi)的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)，目的是為了減輕程序運(yùn)行時(shí)的訪(fǎng)存瓶頸。哈佛結(jié)構(gòu)的微處理器通常具有較高的執(zhí)行效率。5嵌入式處理器按體系結(jié)構(gòu)分為那幾類(lèi)，分別簡(jiǎn)答介紹？馮。諾依曼體系結(jié)構(gòu)和哈佛體系結(jié)構(gòu)。6.嵌入式處理器按指令類(lèi)型可以分為哪幾類(lèi)？分別簡(jiǎn)要介紹。復(fù)雜指令集（CISC）處理器和精簡(jiǎn)指令集（RISC）處理器CISC：微處理器除向程序員提供類(lèi)似各種寄存器和機(jī)器指令的功能外，還通過(guò)預(yù)存于制度存儲(chǔ)器（ROM）中的微程序來(lái)實(shí)現(xiàn)及其

3、強(qiáng)的功能，處理器在分析每一條指令之后執(zhí)行一系列初級(jí)指令運(yùn)算來(lái)完成所需功能。這種設(shè)計(jì)形式被稱(chēng)為CISC結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：（1）指令格式不固定，指令長(zhǎng)度不一致，操作數(shù)可多可少（2）尋址方式復(fù)雜多樣，以利于程序編寫(xiě)（3）采用微程序結(jié)構(gòu)，執(zhí)行每條指令均需一個(gè)微指令序列（4）每條指令需要若干個(gè)機(jī)器周期才能完成，指令越復(fù)雜，花費(fèi)IE機(jī)器周期越多。RISC：指令系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)只包含哪些使用頻率很高的少量指令，并提供一些必要的指令以支持操作系統(tǒng)和高級(jí)語(yǔ)言。特點(diǎn)：（1）指令數(shù)目少，在通道中只包含最有用的指令（2）執(zhí)行時(shí)間短，確保數(shù)據(jù)通道快速執(zhí)行每一條指令（3）使CPU硬件

4、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更為簡(jiǎn)單（4）每條指令都采用標(biāo)準(zhǔn)字長(zhǎng)。7.嵌入式軟件體系結(jié)構(gòu)有哪幾種類(lèi)型，優(yōu)缺點(diǎn)如何？4種，分別是輪轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、帶中斷的輪轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)、函數(shù)隊(duì)列調(diào)度結(jié)構(gòu)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。輪轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)：優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有中斷，沒(méi)有共享數(shù)據(jù)，無(wú)需考慮延遲時(shí)間。缺點(diǎn)：（1）如果一個(gè)設(shè)備需要比微處理器在最壞情況下完成一個(gè)循環(huán)的時(shí)間更短的響應(yīng)時(shí)間，那么這個(gè)系統(tǒng)將無(wú)法工作。（2）即使所要求的響應(yīng)時(shí)間不是絕對(duì)的截止時(shí)間，當(dāng)有冗長(zhǎng)的處理時(shí)系統(tǒng)也會(huì)工作得不好。（3）這種結(jié)構(gòu)很脆弱。帶中斷的輪轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)：優(yōu)點(diǎn)：可對(duì)優(yōu)先級(jí)進(jìn)行更多的控制，中斷程序可以獲得很快的響應(yīng)。缺點(diǎn)：所有任務(wù)代碼以

5、同樣的優(yōu)先級(jí)來(lái)執(zhí)行。函數(shù)隊(duì)列調(diào)度結(jié)構(gòu)：優(yōu)點(diǎn)：沒(méi)有規(guī)定main必須按照中斷程序的發(fā)生順序來(lái)調(diào)用函數(shù)，main可以根據(jù)任何可以達(dá)到目標(biāo)的優(yōu)先級(jí)方案來(lái)調(diào)用函數(shù)，這樣任何需要更快響應(yīng)的任務(wù)代碼都有可以被更早執(zhí)行。缺點(diǎn)：代碼復(fù)雜，具有較低優(yōu)先級(jí)任務(wù)代碼的函數(shù)可能會(huì)有更差的響應(yīng)。實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)結(jié)構(gòu)：優(yōu)點(diǎn)：（1）中斷程序和任務(wù)代碼之間的信息交互是通過(guò)消息事件來(lái)發(fā)送給實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)處理器的，而并不需要使用共享變量來(lái)達(dá)到這個(gè)目標(biāo)。（2）在代碼中并沒(méi)有用循環(huán)來(lái)決定下一步要做什么。（3）實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以根據(jù)任務(wù)執(zhí)行的緊迫程度將任務(wù)進(jìn)行優(yōu)先級(jí)分配，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)可以將一個(gè)

6、正在執(zhí)行的低級(jí)任務(wù)程序掛起，以便運(yùn)行另一個(gè)高優(yōu)先級(jí)任務(wù)程序。缺點(diǎn)：操作系統(tǒng)本身需要一定的處理時(shí)間，如果以犧牲少許吞吐量為代價(jià)的話(huà)，系統(tǒng)是可以獲得好一點(diǎn)的響應(yīng)性能的。8.通用處理器與嵌入式處理器有哪些相同和不同的地方？通用處理器屬于復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)（CISC）體系結(jié)構(gòu)，如Intel的Pentium和AMD的Athlon處理器。嵌入式處理器都是精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（RISC）體系。其中ARM處理器占了很大一部分市場(chǎng)份額，主要包括如下幾個(gè)系列：ARM7、ARM9、ARM10、ARM11、XScale。CISC和RISC是CPU指令集的兩種架構(gòu)。其中，R

7、ISC充分發(fā)掘并運(yùn)用了80/20法則（CISC指令集中只有大約20%的指令被反復(fù)使用），要求指令規(guī)整、對(duì)稱(chēng)和簡(jiǎn)單，在并行處理性能上明顯優(yōu)于CISC，可以使處理器流水線(xiàn)高效地執(zhí)行，使編譯器更易于生成優(yōu)化代碼。9.嵌入式操作系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)，怎樣選擇嵌入式操作系統(tǒng)？(1)嵌入式系統(tǒng)特性：功能特定性、規(guī)?？勺冃浴?shí)時(shí)性與穩(wěn)定性(2)嵌入式系統(tǒng)的其他特性：系統(tǒng)內(nèi)核小、專(zhuān)用性強(qiáng)、系統(tǒng)精簡(jiǎn)、高實(shí)時(shí)性多任務(wù)操作系統(tǒng)、具有專(zhuān)門(mén)的開(kāi)發(fā)工具和開(kāi)發(fā)環(huán)境。選擇操作系統(tǒng)時(shí)，可以遵循以下原則：（1）市場(chǎng)進(jìn)入時(shí)間（2）可移植性（3）可利用資源（4）系統(tǒng)定制能力（5）成本（6

8、）中文支持（7）開(kāi)發(fā)工具的支持10.簡(jiǎn)述ARM處理器的7種運(yùn)行模式。ARM微處理器支持7種運(yùn)行模式，分別為：用戶(hù)模式（User,Usr）：正常程序執(zhí)行的模式?？焖僦?/p>