第 一 页 嵌入式系统设计复习
题型：
1、填空， 15分左右
2、选择， 30分左右
3、简答题 40分左右
4、综述 15分左右
第一章 嵌入式系统概述
提纲：
1、掌握嵌入式系统的定义
2、了解嵌入式系统的一般组成
嵌入 式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序
（ 嵌入式系统一般由嵌入式计算机和执行部件组成。其中嵌入式计算机是整个嵌入式系统的核心，主要包括硬件层、中间层、系统软件层以及应用软件层 ）
知识点：
1、嵌入式系统的定义与特点
定义：是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统
特点：软件硬件可裁剪
①专用性：嵌入式系统具有特定的功能,用于特定的任务 ；
②低成本：嵌入式系统极其关注成本；
③低功耗：嵌入式系统大都有功耗的要求；
④高实时性OS；
⑤嵌入式系统的运行环境广泛；
⑥嵌入式系统的软件通常要求固态化存储；
⑦嵌入式系统的软件、硬件可靠性要求更高 ；
2.RISC指令系统的特点
答：指令系统：RISC设计者把上要精力放在那些经常使用的指令上，尽量使它们具有简单高效的特色。对不常用的功能，常通过组合指令来实现。因此，在RISC机器上实现特殊功能时，效率可能较低。但可以利用流水技术和超标量技术加以改进和弥补。
存储器操作：RISC对存储器操作有限制，使控制简单化
程序：RISC汇编语言程序一般需要较大的内存空间，实现特殊功能时程序复杂，不易设计
中断：RISC机器在一条指令执行的适当地方可以响应中断
CPU：由于RISC CPU包含少的单元电路，因而面积小、功耗低
设计周期：RISC微处理器结构简单，布局紧凑，设计周期短，且易于采用最新技 术
易用性：RISC微处理器结构简单，指令规整，性能容易把握，易学易用
应用范围：由于RISC指令系统的确定与特定的应用领域有关，所以RISC机器更适合于嵌入式应用
3、嵌入式系统由硬件与软件组成，其中软件的组成
答：由实时多任务操作系统、文件系统、图形用户界面接口、网络系统及通用组件模块组成
4、嵌入式系统的运行可靠性指标
第 二 页 答：无故障运行时间
5、嵌入式操作系统的种类，最方便移植的操作系统
答：种类：linux，vxworks，winCE、palm
linux是最方便移植的系统
6、根据嵌入式系统使用的微处理器，嵌入式系统的分类
答：一般可以将嵌入式处理器分成4类，即
嵌入式微控制器(EMCU)
嵌入式微处理器(EMPU)
嵌入式数字信号处理器(EDSP)
嵌入式片上系统(ESOC)
7、实时嵌入式操作系统RTOS的特点
答：强调优先级
8、嵌入式系统与PC机的比较：
第二章 ARM体系结构
第 三 页 提纲：
1、掌握ARM的7种工作模式，熟悉其模式的工作入口表3-2（简答/选择）
答：用户模式（User，usr）：正常程序执行时，ARM处理器所处的状态。
快速中断模式（FIQ,fiq）：用于快速数据传输和通道处理。
外部中断模式（IRQ,irq）：用于通常的中断处理。
特权模式（Supervisor，sve）：供操作系统使用的一种保护模式。
数据访问中止模式（Abort,abt）：当数据或指令预取终止时进入该模式，用于虚拟存储及存储保护。
未定义指令终止模式（Undefined，und）：用于支持硬件协处理器软件仿真。
系统模式（System，sys）：用于运行特权级的操作系统任务。
表：在课件原版第三章
2、熟悉不同模式下寄存器的应用
答：p72 图3-2
3、掌握通用寄存器的组成，尤其是R13、R14、R15（选）
答：通用寄存器中R0~R7是所有处理器模式共用的一组寄存器，也就是说，在从一种模式切换到另一种模式时，必须保存它们的值。R8~R14为备份寄存器，其中对于R8~R12来说，每一个寄存器对应两个不同的物理寄存器
R13通常用作堆栈指针，采用下面的记号区分各物理寄存器
R13_
R14寄存器有两个特殊作用：
用户模式下：R14用做链接寄存器（LR），存放子程序被调用时的返回地址。
异常处理模式下，R14用来保存异常的返回地址
R15为程序计数器，又被记做PC。由于ARM采用了流水线机制，因此pc的值为当前指令地址的值加8个字节，也就是说，pc指向当前指令的下两条指令的地址。
4、掌握状态寄存器的组成，尤其是NZCV四位的作用
答：程序状态寄存器用来保存程序执行时的各种状态值，包括条件标志位、中断禁止位、当前处理器模式标志和其它一些位
Nzcv作用：条件标志位
图p73
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5、熟悉ARM支持的存储器结构，大尾端与小尾端
答：p78
知识点
1、ARM存储器时的大尾端与小尾端结构（填/选）
答：
2、ARM的7种工作模式
答：见上
3、ARM寄存器组，通用寄存器个数，状态寄存器个数
答：37,31,6这些寄存器都是32位
4、程序状态寄存器CPSR的重要标志位与控制位
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第三章 ARM处理器
提纲：
1、了解ARM版本的发展过程，从V1到V8
2、熟悉ARM处理器核家族的发展过程
第 五 页 3、熟悉ARM处理器命名规则，如TDMI、J、E、S
4、熟悉流水线机制，作用，以及不同处理器核所支持的流水线等级
5、了解改善处理器核的方法
知识点：
1、ARM处理器命名规则
答：·决定CPT：支持16位压缩指令集Thumb；
·D：支持片上Debug调试；
·M：内嵌硬件乘法器（Multiplier）；
·I：嵌入式ICE，支持片上断点和调试点。
J:Java加速器Jazelle 提高java代码的运行速度
E:DSP指令 ，增加了DSP算法处理器指令：16位乘加指令，饱和的带符号数的加减法，双字数据操作，cache预取指令
S:可综合，提供VHDL或Verilog语言设计文件
2、决定cpu执行程序时间T的大小的因素
答：
3、PC在CPU取出一条指令后增加的值
答：pc+1→pc,,加一个cpu的字长
4、互斥的定义
答：互斥：是指某一资源同时只允许一个访问者对其进行访问，具有唯一性和排它性。但互斥无法限制访问者对资源的访问顺序，即访问是无序的。
5、流水线的作用，不同处理器核所支持的流水线等级
答：作用：提高执行速度，提高cpu的工作效率，ARM7采用了3级流水线；ARM9 5 级流水线 ；ARM9E 5 级流水线;ARM10E采用了6级流水线；ARM11 8级流水线;
第四章 总线与存储扩展
提纲：
1、了解ARM处理器核外部的总线结构
2、掌握ARM外扩存储器的方法，地址线、数据线、控制线
知识点：
1、RAM与ROM的作用与区别：访问时间、掉电后信息是否丢失，使用场合
2、根据字节编址时，给定地址，会计算存储空间大小
*设内存字节编址，若8K*8存储空间的起始地址为7000H，则该存储空间的最大地址编号为多少
按照字节计算,1字节(Byte)=8b，计算8K+7000H
8K+7000H=2000H+7000H=9000H
最大为8FFFH 。
3、PCI总线
4、不同存储结构的访问速度，由高到低：
寄存器组、cache、RAM、ROM
5、给定地址线与数据线，会计算存储结构的容量
RAM芯片的存储容量
＝地址线条数×数据线的条数bit
第 六 页 ＝ 字数（存储单元个数）×字长
例： 芯片2732
即 4 K× 8bit=32Kb
地址线 12根，数据线 8根
芯片 2114
1K ×4bit
地址线 10根，数据线 4根
所以，16K× 1b的RAM，地址线14根，数据线1根。
6、存储管理
第五章 ARM指令集
提纲：
1、理解ARM汇编指令的作用及适用场合
2、熟悉ARM汇编指令的特点
答：所有指令都是32bit。
大多数指令都在单周期内完成。
所有指令都可以条件执行。
load/store体系结构。
指令集可以通过协处理器扩展
3、熟悉ARM指令的格式，大体了解32个比特各个域的作用
答：
Cond：指令的条件码。
Opcode：指令操作码。
S：操作是否影响cpsr。
Rn：包含第一个操作数的寄存器编码。
Rd：目标寄存器编码。
Operand2：第2操作数。
4、掌握ARM的四种寻址方式：立即数、寄存器、寄存器间接、寄存器移位
答：p80
5、对于立即数寻址，能够判别立即数合法与否
答：p80 在0x00-0xFF范围内，都是合法的；超过这个范围的，就要看那个数如果能通过8位常数通过偶数位的循环右移得到，则是合法的，否则不合法
6、掌握常用指令的用法，能够分析出小段代码执行后的结果及其对CPSR的影响。
知识点：
1、ARM指令集的分类