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嵌入式系统设计复习题及参考答案

选择题30分,15题
填空题10分
判断题10分
名词解析,20分,5题
RISC(reduced instruction set computer,精简指令集计算机)是一种执行较少类型计算机指令的微处理器,起源于80 年代的MIPS主机(即RISC 机),RISC机中采用的微处理器统称RISC处理器。

RTOS 实时操作系统(Real-time operating system)实时系统能够在指定或者确定的时间内完成系统功能和外部或内部、同步或异步时间做出响应的系统。

Kernel内核操作系统内核操作系统内核是指大多数操作系统的核心部分。

它由操作系统中用于管理存储器、文件、外设和系统资源的那些部分组成。

CISC::Complex Instruction Set Computer 复杂指令系统计算机
ISR:Interrupt Service Routines 中断服务程序
IP是英文Internet Protocol(网络之间互连的协议)的缩写,中文简称为“网协”,也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。

Non-preemptive非抢占式
JTAG是英文“Joint Test Action Group(联合测试行为组织)”的词头字母的简写,该组织成立于1985 年,是由几家主要的电子制造商发起制订的PCB 和IC 测试标准。

Scheduler:调度程序,日程安排程序
IDE:Integrated Development Environment 集成开发环境
简答题30分,5题
1.从底层硬件到上层应用软件,试分析嵌入式计算机系统的组成主要成分分为
哪几个部分,并写出各部分所完成的功能。

答:⑴硬件层;⑵中间层(嵌入式系统初始化,硬件相关的驱动程序);⑶软件层(操作系统、文件系统、GUI,网络及通用组件);⑷功能层。

2.BootLoader在嵌入式系统中主要起什么作用?完成哪些主要的工作?
答:Boot Loader是操作系统内核运行的一段小程序,负责整个系统的移植和引导加载任务。

主要完成进行初始化系统硬件设置的任务,包括CPU,SDRRAM,Flash,串口等初始化,时钟的设置,存储器的映射等,还要设置堆栈指针,创建内核需要的信息等工作,最后是调用操作系统内核。

(书本P151)
3.ARM核中什么寄存器用于存储PC?R13通常用来存储什么?R14通常用来
存储什么?
答:R15用于程序计数寄存器PC,R13通常用来做堆栈指针寄存器,R14通常用来做链接寄存器,保存函数调用的返回地址
4.嵌入式开发环境主要包括哪些组件?
答:嵌入式系统开发需要交叉编译和在线调试的开发环境,主要包括:宿主机;目标机(评估电路板);基于JTAG的ICD仿真器、或调试监控软件、或在线仿真器ICE;运行于宿主机的交叉编译器和链接器、以及开发工具链或软件开发环境;嵌入式操作系统。

5.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,其他任务才能够获得CPU的控制权。

6.根据嵌入式系统的特点,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。

7.ARM处理器有几种工作模式?并做说明每种工作模式的含义。

答:ARM处理器有7种工作模式:
用户模式(USR)---正常程序执行的模式
快速中断模式(FIQ)---FIQ异常响应时进入此模式,用于高速数据传输或紧急事件的处理,以及需要快速中断服务程序的场合。

外部中断模式(IRQ)---IRQ异常响应时进入此模式,用于通用的中断处理场合。

管理模式(SVC)---操作系统使用的保护模式,用于软件中断和系统重新启动。

中止模式(ABT)---用于虚拟存储及存储保护
系统模式(SYS)---运行具有特权的操作系统任务,与用户模式共用寄存器。

未定义模式(UND)---用于处理没有定义的指令。

除了用户模式外,其他模式均可视为特权模式
8.试说明现代计算机系统中存储器系统是如何分层的?有什么好处?
答:微机中的存储器子系统一般分为四级,即:寄存器组、高速缓存、内存和外存。

第一级寄存器组位于微处理器的内部,速度最快,但数目较少;
第二级高速缓存Cache是为了解决CPU与主存之间不匹配问题而设置的,其性能是速度快、容量小。

第三级内部存储器(即主存)容量大、速度较慢(相对于Cache),通常用于存放运行的程序和数据。

第四级外部存储器容量巨大,可读可写,单位存储成本最低,且可以脱机保存信息。

现代微机把这些不同容量、不同速度的存储器按一定的体系结构组织起来,形成一个统一的存储系统,主要是为了解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。

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