期末试题——嵌入式ARM（A卷）说明：本试卷共四大题，试卷满分100分，考试时间120分钟。
一、填空题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。
1、一般而言，嵌入式系统的构架可以分为4个部分：分别是（处理器）、存储器、输入/输出和软件，一般软件亦分为操作系统相关和（应用软件）两个主要部分。
2、根据嵌入式系统使用的微处理器，可以将嵌入式系统分为嵌入式微控制器，（嵌入式DSP处理器），（嵌入式微处理器）以及片上系统。
3、操作系统是联接硬件与应用程序的系统程序，其基本功能有（进程管理）、进程间通信、（内存管理）、I/O资源管理。
4、从嵌入式操作系统特点可以将嵌入式操作系统分为（实时操作系统）和分时操作系统，其中实时系统亦可分为（硬实时系统）和软实时系统。
5、内核负责管理各个任务，或者为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的（通信），内核的基本服务是（任务切换）。
6、嵌入式开发一般采用（宿主机/目标机方式）方式，其中宿主机一般是指（PC机或者台式机）。
7、哈佛体系结构数据空间和地址空间（分开），ARM7TDMI采用（冯诺依曼体系）的内核架构。
8. ARM7TDMI采用（ 3 ）级流水线结构，ARM920TDMI采用（ 5 ）级流水线。
9 .按操作系统的分类可知，Dos操作系统属于顺序执行操作系统，Unix操作系统属于（分时）操作系统，VxWorks属于（实时嵌入式）操作系统。
10、ARM7TDMI中，T表示支持16位Thumb指令集，D表示（在片可调试），M表示内嵌乘法器Multiplier，I表示（嵌入式ICE），支持在线断点和调试。
二、选择题(请将答案填入题后括号中)：共10小题，每小题2分，满分20分。
1、要使CPU能够正常工作，下列哪个条件不是处理器必须满足的。
（ D ）(A) 处理器的编译器能够产生可重入代码（B）在程序中可以找开或者关闭中断(C) 处理器支持中断，并且能产生定时中断（D）有大量的存储空间2、下面哪种操作系统最方便移植到嵌入式设备中。
（ D ）(A) DOS （B）unix (C) Windows xp （D）linux3、下面哪个选项不是SUB设备的特点。
（ B ）(A) 串行通信方式（B）不可热拨插(C) 分HOST、DEVICE和HUB （D）通信速率比RS232快4、下面哪种嵌入式操作系统很少用于手机终端设备上。
（ C ）(A) Symbian （B）WinCE (C) uc/os （D）linux5、以下哪项关于SRAM和DRAM的区别是不对。
（ A ）(A) SRAM比DRAM慢（B）SRAM比DRAM耗电多(C) DRAM存储密度比SRAM高得多（D）DRM需要周期性刷新6、uc/os操作系统不包含以下哪几种状态。
（ D ）(A) 运行（B）挂起 (C) 退出（D）休眠8、以下哪种方式不是uc/os操作系统中任务之间通信方式。
（ C ）(A) 信号量（B）消息队列 (C) 邮件（D）邮箱三、判断题：共5小题，每小题2分，满分10分。
1、所有的电子设备都属于嵌入式设备。
（X）2、冯诺依曼体系将被哈佛总线所取代。
（X）3、嵌入式linux操作系统属于免费的操作系统。
（√）4、移植操作系统时需要修改操作系统中与处理器直接相关的程序。
（√）5、USB2.0的最大通信速率为12M/S。
（X）简答题：共2小题，每小题10分，满分20分。
1、写出嵌入式系统的定义。
答：以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁减、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2、试分析实时操作系统的工作状态特点及相互之间的转换。
运行：获得CPU的控制权；就绪：进入任务等待队列，通过调度中转为运行状态；挂起：任务发生阻塞，称出任务等待队列，等待系统实时事件的发生而被唤醒，从而转为就绪或者运行；休眠：任务完成或者错误等原因被清除的任务，也可以认为是系统中不存在的任务。
多任务四、分析计算题：共2小题，每小题10分，满分20分。
1、试写抢占式和非抢占式的区别。
答：执行的过程中对中断处理方式不一样，抢先式：某一中断执行完成后，如果有更高优先级的任务处于就绪状态，将执行更高优先级任务，而非抢占式不一样，一个任务只有主动放弃CPU的控制权，其它任务才能够获得CPU的控制权。
2、从嵌入式系统底层到上层应用软件，试分析嵌入式计算系统的组成主要分为哪几个部分，并写出各部分所完成的功能。
答：(1)硬件层；(2)中间层(嵌入式系统初始化，硬件相关的驱动程序)；(3)软件层(操作系统、文件系统、GUI，网络及通用组件)；(4)功能层五、专业名词解释(写出以下英文简写对应的中文名称)：共5小题，每小题2分，满分10分。
（1）RTOS（实时操作系统）；（2）CISC（复杂指令集）；（3）Kernel(内核) （4）Scheduler（调度）（5）non-preemptive(非抢先式)1.什么是嵌入式系统？其特点有些什么？答：嵌入式系统是“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、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：1）是专用的计算机系统，用于特定的任务；2）资源较少，可以裁减；3) 功耗低，体积小，集成度高，成本低;4）使用实时操作系统；5) 可靠性要求更高，具有系统测试和可靠性评估体系;6）运行环境差异大7）大部分程序固化在ROM中；8) 较长的生命周期；9）嵌入式微处理器通常包含专用调试电路2.目前嵌入式操作系统有哪些？答：1）µC/OS-II 嵌入式操作系统内核；2）VxWorks嵌入式实时操作系统；3）WinCE操作系统；4）Linux操作系统；5）Symbian操作系统3.构造嵌入式开发环境有哪几种形式？答：1）交叉开发环境；2）软件模拟环境；3)评估电路板4.嵌入式系统开发的基本流程?答：1）系统定义与需求分析；2）系统设计方案的初步确立；3）初步设计方案性价比评估与方案评审论证；4）完善初步方案、初步方案实施；5）软硬件集成测试；6）系统功能性能测试及可靠性测试。
5.ARM处理器的工作模式有哪几种？答：1）用户模式（usr）；2）快速中断模式（fiq）；3）外部中断模式（irq）；4）操作系统保护模式（svc）或管理模式；5）数据访问中止模式（abt）；6）处理未定义指令的未定义模式（und）；。
6.寄存器R13，R14，R15的专用功能各是什么？答：1）寄存器R13保存堆栈指针SP；2）寄存器R14用作子程序链接寄存器，也称为LR ，用以保存返回地址；3）R15（PC）用作程序计数器。
7.寄存器CPSR，SPSR的功能各是什么？答：1）CPSR包含条件码标志、中断禁止位、当前处理器模式以及其它状态和控制信息。
所有处理器模式下都可以访问当前的程序状态寄存器CPSR。
2）在每种异常模式下都有一个对应的物理寄存器——程序状态保存寄存器SPSR。
当异常出现时，SPSR用于保存CPSR的状态，以便异常返回后恢复异常发生时的工作状态。
8.ARM的异常有哪几种，各进入何种工作模式？他们退出各采用什么指令？答：1）复位（Reset）异常（管理模式）；2）未定义指令（undefined instruction）异常（未定义模式）；3）软件中断（SWI）异常（管理模式）；4）指令预取中止（Prefech Abort）异常（中止模式）；5）数据访问中止（Data Abort）（中止模式）；6）快速中断请求（FIQ）（FIQ模式）；7）外部中断请求（IRQ）（IRQ模式）。
异常返回指令：1）SWI，未定义的返回：MOVS PC,R14；2）IRQ,FIQ,预取中止的返回：SUBS PC,R14,#4；3）数据中止返回并重新存取：SUBS PC,R14,#8异常中断的优先级：复位（最高优先级）--> 数据异常中止--->FIQ --> IRQ--->预取指异常中止--->SWI---->未定义指令（包括缺协处理器）。
9.什么是小端和大端存储器组织？答：1)小端存储器组织是较高的有效字节存放在较高的存储器地址，较低的有效字节存放在较低的存储器地址（同同小）。
2) 大端存储器组织是较高的有效字节存放在较低的存储器地址，较低的有效字节存放在较高的存储器地址（正反大）。
10.ARM核现在有哪几种？答：ARM7、ARM9、ARM9E 、ARM10E,、SecurCore 、ARM1111·嵌入式系统的特点：1）专用、软硬件可剪裁可配置2）低功耗、高可靠性、高稳定性3）软件代码短小精悍4）代码可固化5）实时性6）弱交互性7）开发需要专门的开发工具和开发环境8）要求开发、设计人员有较高的技能。
12嵌入式处理器的分类：嵌入式微处理器；嵌入式微控制器；嵌入式DSP处理器；SOC 嵌入式片上系统13、嵌入式系统的组成结构：功能层（应用程序）；软件层（文件系统、图形用户接口、任务管理、实时操作系统）；中间层（BSP/HAL硬件抽象层/板极支持包）；硬件层（嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口、I/O接口）13三级流水线技术：第1级：取指令，第2级：指令解码（ARM指令解码、寄存器解码），第3级：寄存器读、移位操作、ALU、寄存器写。
14ARM内部32位寄存器：1、32个通用寄存器（R0-R15，未分组寄存器R0-R7：指向同一个物理寄存器，分组寄存器R8-R14：R13常用作堆栈指针，R14也称为子程序连接寄存器，程序计数器PC（R15））2、6个程序状态寄存器（R16用作CPSR）15ARM体系异常处理流程：1）、将下一条指令的地址存入相应连接寄存器LR，以便程序在处理异常返回时能从正确的位置重新开始执行。
2）、将CPSR复制到相应的SPSR中。
3）、根据异常类型，强制设置CPSR的运行模式位。
4）、强制PC从相应的异常向量地址取下一条指令执行，从而跳到相应的异常处理程序处。
5）异常处理完毕之后，ARM微处理器会执行以下几步操作从异常返回：a）将连接寄存器LR的值减去相应的偏移量后送到PC中。
b）、将SPSR复制回CPSR中。
c）、若在进入异常处理时设置了中断禁止位，要在此清除。
16写出uc/os操作系统在某一任务正在执行时发生中断的处理过程。
终断现有程序——保护现场------执行中断服务程序----判断当前程序优先级或是否允许任务调度---（否）执行原来程序------（是）执行更高优先级任务---返回。