各种系统架构图与详细说明 2012.07.30
1.1.共享平台逻辑架构设计 如上图所示为本次共享资源平台逻辑架构图，上图整体展现说明包括以下几个方面： 1 应用系统建设 本次项目的一项重点就是实现原有应用系统的全面升级以及新的应用系统的开发，从而建立行业的全面的应用系统架构群。整体应用系统通过SOA面向服务管理架构模式实现应用组件的有效整合，完成应用系统的统一化管理与维护。 2 应用资源采集 整体应用系统资源统一分为两类，具体包括结构化资源和非机构化资源。本次项目就要实现对这两类资源的有效采集和管理。对于非结构化资源，我们将通过相应的资源采集工具完成数据的统一管理与维护。对于结构化资源，我们将通过全面的接口管理体系进行相应资源采集模板的搭建，采集后的数据经过有效的资源审核和分析处理后进入到数据交换平台进行有效管理。 3 数据分析与展现
采集完成的数据将通过有效的资源分析管理机制实现资源的有效管理与展现，具体包括了对资源的查询、分析、统计、汇总、报表、预测、决策等功能模块的搭建。 4 数据的应用 最终数据将通过内外网门户对外进行发布，相关人员包括局内各个部门人员、区各委办局、用人单位以及广大公众将可以通过不同的权限登录不同门户进行相关资源的查询，从而有效提升了我局整体应用服务质量。 综上，我们对本次项目整体逻辑架构进行了有效的构建，下面我们将从技术角度对相关架构进行描述。 1.2.技术架构设计
如上图对本次项目整体技术架构进行了设计，从上图我们可以看出，本次项目整体建设内容应当包含了相关体系架构的搭建、应用功能完善可开发、应用资源全面共享与管理。下面我们将分别进行说明。 1.3.整体架构设计 上述两节，我们对共享平台整体逻辑架构以及项目搭建整体技术架构进行了分别的设计说明，通过上述设计，我们对整体项目的架构图进行了归纳如下： 综上，我们对整体应用系统架构图进行了设计，下面我们将分别进行说明。
一、嵌入式计算机系统体系结构 体系主要组成包括： 1. 硬件层 硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器（SDRAM 、ROM 、Flash 等）、通用设备接口和I/O 接口（A/D 、D/A 、I/O 等）。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路，就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM 中。 软件层功能层
2. 中间层 硬件层与软件层之间为中间层，也称为硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）或板级支持包（Board Support Package，BSP），它将系统上层软件与底层硬件分离开来，使系统的底层驱动程序与硬件无关，上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况，根据BSP 层提供的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。 3. 系统软件层 系统软件层由实时多任务操作系统（Real-time Operation System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphic User Interface，GUI）、网络系统及通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。 4. 功能层 功能层主要由实现某种或某几项任务而被开发运行于操作系统上的程序组成。 一个嵌入式系统装置一般都由嵌入式计算机系统和执行装置组成，而嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心，由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象，它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令，执行所规定的操作或任务。 硬件的设计 本网关硬件环境以单片机S3C2440芯片和DM9000以太网控制芯片为主，
--WORD格式--可编辑-- 企业标准化工作导则标准体系表 适用的法律、法规、行政规章、规范性文件和方针政策文件的编排结构 适用的法律、法规、行政规章、规范性文件和方针政策文件结构图，如图所示适用的法律、法规、行政规章、规范性文件和方针政策文件一览表，见表 A.1 。 适用的法律、法规、行政规章、规范性文件和方针政策文件 1 标准化 2 经济 3 安全 4 环境 5 质量 6 计量 7 电力建设 8 电力生产 9 信息化10 其他 1.1标准 2.1经济 3.1安全 4.1环境 5.1质量 6.1计量 7.1 电力建设 8.1 电力生产 9.1信息化10.1其他化法律法律法律法律法律法律法律法律法律法律 1.2标准 2.2经济 3.2安全 4.2环境 5.2质量 6.2计量 7.2 电力建设 8.2 电力生产 9.2信息化10.2其他化法规法规法规法规法规法规法规法规法规法规 1.3标准 2.3经济 3.3安全 4.3环境 5.3质量 6.3计量 7.3 电力建设 8.3 电力生产 9.3信息化10.3其他化行政行政规行政规行政规行政规行政规行政规章行政规章行政规章行政规章 规章章章章章章7.4 电力建设8.4 电力生产9.4信息化10.4其他1.4标准 2.4经济 3.4安全 4.4环境 5.4质量 6.4计量规范性文件规范性文件规范性文规范性文化规范化规范规范性规范性规范性规范性7.5 电力建设8.5 电力生产件件 性文件性文件文件文件文件文件方针政策文方针政策文9.5信息化10.5其他1.5标准 2.5经济 3.5安全 4.5环境 5.5质量 6.5计量件件方针政策方针政策化方针方针政方针政方针政方针政方针政文件文件 政策文策文件策文件策文件策文件策文件 件 图 A.1 适用的法律、法规、行政规章、规范性文件和方针政策文件结构图
第1章思考与习题： 1、简述计算机系统的硬件构成和软件构成。 计算机的硬件结构由运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备及连接各部件的总线组成。 其中，运算器又称为算术/逻辑运算单元，完成数据的算术（加、减、乘、除）和逻辑（与、或、非、异）等运算以及移位等操作，它是一个采用二进制运算信息加工部件。 存储器是计算机的记忆部件，存储控制计算机操作的命令（指令）和被处理的信息数据，并对处理结果加以保存。存储器存储的信息有两类：一类是命令信息，指挥计算机系统工作，用来完成所设计的任务，这类信息被存放在存储器的代码区或程序区；另一类是数据是指被处理的对象或结果，这类信息被存放在数据区。一般将存储器分为两级：内存和外存，目前使用的内存是半导体存储器，外存采用硬盘、磁带、光盘等。平时程序保存在外存，执行时再将其调入内存中运行。狭义的存储器仅指内存储器。 控制器是整个系统的指挥部件，对运行的指令逐一分析，发出控制信号并执行其相应操作。 输入设备与输出设备，通称外围设备，是对信息形式的转换，如将语言文字、声音、机械动作等信息形式转换为计算机能识别的二进制格式信息，或将其反向转换。 总线是计算机各部件间传输信息的公共通道，各部件分时复用总线，满足数据、地址、指令和控制信息在各部件之间快速传送的需要。 微型计算机的软件由系统软件和应用软件构成。 系统软件包括操作系统、程序设计语言的编译程序和其他程序。 操作系统是常驻内存的软件系统，包括系统资源管理（CPU管理，存储器管理、I/O管理和驱动程序）、任务管理、文件管理和程序库。为使用者提供灵活方便操作功能，使资源得到最充分有效的利用。 各种程序设计语言的编译系统为用户开发应用软件提供有力支持，如汇编语言的汇编程序，各种高级语言的汇编程序、连接程序以及各种调试工具。 其他程序，如系统诊断程序、故障定位程序、系统配置程序等。 应用软件（或称用户软件）是为用户实现给定的任务而编写、选购或订购的程序，它只适合给定环境的指定用途，一般驻留在外部存储器中，只在运行时才调入内存储器。 2、冯·诺依曼体系结构的五个部件是什么？总线的作用是什么？
IEC 62443标准体系结构 2007年，IEC/TC65/ W G 10与ISA 99成立联合工作组，共同制定IEC 62443系列标准。2011年5月，IEC/TC65年会决定整合IEC 62443标准结构，并从14个部分文档调整到12个，以优化工业控制系统信息安全标准体系。同时，为与I EC/TC65的工作范围相对应，IEC 62443系列标准名称由《工业通信网络网络与系统信息安全》改为《工业过程测量、控制和自动化网络与系统信息安全》。 lEC 62443系列标准目前分为通用、信息安全程序、系统技术和部件技术4个部分，共包含12个文档，每个文档描述工业控制系统信息安全的不同方面。 IEC 62443标准结构如下所示。 一、第一部分 第1部分描述了信息安全的通用方面，作为IEC 62443其他部分的基础。 IEC 62443-1-1术语、概念和模型:为其余各部分标准定义了基
本的概念和模型，从而更好地理解工业控制系统的信息安全。 ●IEC 62443-1-2术语和缩略语:包含了该系列标准中用到的全 部术语和缩略语列表。 ●IEC 62443-1-3系统信息安全符合性度量：包含建立定量系统 信息安全符合性度量体系所必要的要求，提供系统目标、系 统设计和最终达到的信息安全保障等级。 二、第二部分 第2部分主要针对用户的信息安全程序。它包括整个信息安全系统的管理、人员和程序设计方面，是用户在建立其信息安全程序时需要考虑的。 IEC 62443-2-1建立工业自动化和控制系统信息安全程序:描述了建立网络信息安全管理系统所要求的元素和工作流程，以及针对如何实现各元素要求的指南。 ●IEC 62443-2-2运行工业自动化和控制系统信息安全程序:描 述了在项目已设计完成并实施后如何运行信息安全程序，包 括量测项目有效性的度量体系的定义和应用。 ●IEC 62443-2-3工业自动化和控制系统环境中的补丁更新管 理 ●IEC 62443-2-4对工业自动化控制系统制造商信息安全政策 与实践的认证。 三、第三部分 第3部分针对系统集成商保护系统所需的技术性信息安全要求。
ARM处理器与嵌入式系统 沈建华 (华东师范大学计算机科学技术系,上海200241) 业界论坛INDUSTRY FORUM 62010年第11期adv@https://www.doczj.com/doc/588344924.html,(广告专用) 可以用散热器加风扇散热。ARM针对嵌入式应用,在满 足性能要求的前提下,力求最低的功率消耗。ARM结构 的优点是能兼顾到性能、功耗、代码密度、价格等几个方 面,而且做得比较均衡。在性能/功耗比(MIPS/W)方面, ARM处理器具有业界领先的性能。基于ARM核的芯片 价格也很低,目前ARM Cortex-M的芯片价格可低至10 元人民币左右。 2.2丰富的可选择芯片 ARM只是一个核,ARM公司自己不生产芯片,采用 授权方式给半导体生产商。目前,全球几乎所有的半导体 厂家都向ARM公司购买了各种ARM核,配上多种不同 的控制器(如LCD控制器、SDRAM控制器、DMA控制器 等)和外设、接口,生产各种基于ARM核的芯片。目前, 基于ARM核的各种处理器型号有好几百种,在国内市场 上,常见的有ST、TI、NXP、Atmel、Samsung、OKI、Sharp、 Hynix、Crystal等厂家的芯片。用户可以根据各自的应用 需求,从性能、功能等方面考察,在许多具体型号中选择最 合适的芯片来设计自己的应用系统。由于ARM核采用 向上兼容的指令系统,用户开发的软件可以非常方便地移 植到更高的ARM平台。 2.3广泛的第三方支持 以如今的技术,设计一个处理器并非难事,但要使这 个处理器得到大家认可,并取得市场成功却是非常困难 的,其中涉及许多技术与非技术的因素和环节,还包括时 机、运气。因为现在许多产品的开发,不是一个简单的处 理器加几百条指令、语句就可以解决的。要用到32位处 理器,一般都要有编译器、高效的开发工具(仿真器及调试 环境)、操作系统、协议栈等,这些东西都不是一个芯片生 产商可以解决的,而需要许多第三方的支持。这就像一粒 种子,需要土壤、空气、水等环境才能发芽、成长。这也是 我们的一些“中国芯”该反思之处。 ARM通过近20年的培育、发展,得到了广泛的第三 方合作伙伴支持。目前,除通用编译器GCC,ARM有自 己的高效编译、调试环境(MDK、Keil),全球约有50家以
微处理器和微控制器区别与DSP芯片分类及特点简介 中央处理器是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心和控制核心，它的功能主要是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。 主要包括运算器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。它与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。 目前，嵌入式处理器的高端产品有：Advanced RISC Machines公司的ARM、Silicon Graphics 公司的MIPS、IBM和Motorola的Power PC 、Intel的X86和i960芯片、AMD的Am386EM、Hitachi的SH RISC芯片； 掌上电脑的处理器有六类处理器，分别是：英特尔的PXA系列处理器、MIPS处理器、StrongARM系列处理器、日立SH3处理器、摩托罗拉龙珠系列处理器和德州仪器OMAP 系列处理器。 微处理器和微控制器区别所在微处理器和微控制器的区别，这样的区别主要集中在硬件结构、应用领域和指令集特征三个方面： 其一，硬件结构。 微处理器是一个单芯片CPU，而微控制器则在一块集成电路芯片中集成了CPU和其他电路，构成了一个完整的微型计算机系统。 除了CPU，微控制器还包括RAM、ROM、一个串行接口、一个并行接口，计时器和中断调度电路。虽然片上RAM的容量比普通微型计算机系统还要小，但是这并未限制微控制器的使用。 在后面可以了解到，微控制器的应用范围非常广泛。其中，微控制器的一个重要的特征是内建的中断系统。作为面向控制的设备，微控制器经常要实时响应外界的激励。 其二，应用领域。 微处理器通常作为微型计算机系统中的CPU使用，其设计正是针对这样的应用，这也是微处理器的优势所在。 然而，微控制器通常用于面向控制的应用，系统设计追求小型化，尽可能减少元器件数量。
很详细的系统架构图--专业推荐 2013.11.7
1.1.共享平台逻辑架构设计 如上图所示为本次共享资源平台逻辑架构图，上图整体展现说明包括以下几个方面： 1 应用系统建设 本次项目的一项重点就是实现原有应用系统的全面升级以及新的应用系统的开发，从而建立行业的全面的应用系统架构群。整体应用系统通过SOA面向服务管理架构模式实现应用组件的有效整合，完成应用系统的统一化管理与维护。 2 应用资源采集 整体应用系统资源统一分为两类，具体包括结构化资源和非机构化资源。本次项目就要实现对这两类资源的有效采集和管理。对于非结构化资源，我们将通过相应的资源采集工具完成数据的统一管理与维护。对于结构化资源，我们将通过全面的接口管理体系进行相应资源采集模板的搭建，采集后的数据经过有效的资源审核和分析处理后进入到数据交换平台进行有效管理。 3 数据分析与展现 采集完成的数据将通过有效的资源分析管理机制实现资源的有效管理与展现，具体包括了对资源的查询、分析、统计、汇总、报表、预测、决策等功能模块的搭建。 4 数据的应用 最终数据将通过内外网门户对外进行发布，相关人员包括局内各个部门人员、区各委办局、用人单位以及广大公众将可以通过不同的权限登录不同门户进行相关资源的查询，从而有效提升了我局整体应用服务质量。 综上，我们对本次项目整体逻辑架构进行了有效的构建，下面我们将从技术角度对相
关架构进行描述。 1.2.技术架构设计 如上图对本次项目整体技术架构进行了设计，从上图我们可以看出，本次项目整体建设内容应当包含了相关体系架构的搭建、应用功能完善可开发、应用资源全面共享与管理。下面我们将分别进行说明。 1.3.整体架构设计 上述两节，我们对共享平台整体逻辑架构以及项目搭建整体技术架构进行了分别的设计说明，通过上述设计，我们对整体项目的架构图进行了归纳如下：
一、嵌入式微处理器体系结构 嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯·诺依曼体系结构或哈佛体系结构，指令系统可以选用精简指令系统RISC和复杂指令集系统CISC。 1、·诺依曼体系结构和哈佛体系结构； （1）·诺依曼结构的计算机由CPU和存储器构成，其程序和数据共用一个存储空间，程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置；采用单一的地址及数据总线，程序指令和数据的宽度相同。程序计数器（PC）是CPU内部指示指令和数据的存储位置的寄存器。 （2）哈佛结构的主要特点是将程序和数据存储在不同的存储空间中，即程序存储器和数据存储器是两个相互独立的存储器，每个存储器独立编址、独立访问。提高执行速度，提高数据的吞吐率,具有较高的执行效率。 2、CISC和RISC 类别CISC RISC 指令系统指令数量很多较少，通常少于100 执行时间有些指令执行时间很长， 如整块的存储器内容拷贝； 或将多个寄存器的内容 拷贝到存贮器没有较长执行时间的指令 编码长度编码长度可变，1-15字节编码长度固定，通常为4个字节 寻址方式寻址方式多样简单寻址 操作可以对存储器和寄存器只能对寄存器对行算术和逻辑操作， 进行算术和逻辑操作Load/Store体系结构 编译难以用优化编译器生成 高效的目标代码程序采用优化编译技术，生成高效的目标代码程序 二、ARM状态各模式下的寄存器 1、所有的37个寄存器，分成两大类： (1)31个通用32位寄存器； (2) 6个状态寄存器。 2、R0～R7为未分组的寄存器，也就是说对于任何处理器模式，这些寄存器都对应于相同的32位物理寄存器。 3、寄存器R8～R14为分组寄存器。它们所对应的物理寄存器取决于当前的处理器模式，几乎所有允许使用通用寄存器的指令都允许使用分组寄存器 4、寄存器R8～R12有两个分组的物理寄存器。一个用于除FIQ模式之外的所有寄存器模式，另一个用于FIQ模式。这样在发生FIQ中断后，可以加速FIQ的处理速度 5、寄存器R13、R14分别有6个分组的物理寄存器。一个用于用户和系统模式，其余5个分别用于5种异常模式。 三、处理器工作模式 1、ARM处理器有7种工作模式； ●usr（用户模式）：ARM处理器正常程序执行模式。 ●fiq（快速中断模式）：用于高速数据传输或通道处理 ●irq（外部中断模式）：用于通用的中断处理
微型计算机基础知识 ①、指令，就是向系统发出的、指示系统做某种操作的指令。指令译码器，负责对指令进行解释和翻译，并由与译码器相连接的控制器发出相应的控制信息，指挥运算器和存储器协同完成指令所要求的操作。计算机系统的指令译码器所能够解释的指令集合为指令集。 ②、存放程序首地址的存储装置叫做程序计数器。 ③、执行指令的三个阶段：取指令、指令译码、执行指令 ④、冯诺依曼计算机特点：计算机由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五部分组成；指令与数据以同等地位存放在存储器中，并可按地址对他们进行访问；指令在存储器中顺序存放；机器以运算器为中心，数据的传输必须通过运算器。 ⑤、数据总线DB用来在计算机各个部件之间传输数据及指令代码。地址总线AB用于传输CPU要访问的存储单元或接口的地址信号。控制总线CB是在计算机各个部件之间传输“读”、“写”之类的控制信号的。 ⑥、实现RISC的主要方法：减少指令种类；Load/Store结构；采用指令流水线技术；在处理器中配置更多的通用寄存器 ⑦、嵌入式计算机系统与通用型计算机系统相比，特点：专用性强、可裁剪性好、实时性与可靠性好、功耗低 总线、存储器和接口 ①、并行总线是由多条传输线组成，其数目与被传输数据的位数相同，每条线负责传输一位二进制代码，可以一次同时传送一个多位二进制代码。串行总线使用一根线来传送多位二进制信息，多位二进制代码在这根线上一位接着一位地逐一
传输。 ②、系统总线分为：数据总线、地址总线、控制总线 ③、ISA标准：工业标准体系结构PCI总线：主板插槽USB通用串行总线接口 ④、外部设备的特点：信号种类繁多（数字量、模拟量、开关量、脉冲量）、没有地址、工作速度与处理器的工作速度不匹配 ⑤、接口中每一个具有地址的寄存器叫做端口。 ⑥、I/O端口的编址方式：存储器映像方式和隔离I/O方式 ⑦、计算机与外部设备主要有三种联络和数据传输方式：查询方式（处理器主动进行）、中断方式（外部设备主动进行）、DMA方式（数据不经处理器而直接在内存和接口之间进行交换） ⑧、串行通信根据时钟的控制方式可分为同步通信方式和异步通信方式。如果发送设备和接收设备各自使用自己的时钟来控制通信，那么这种通信方式叫做异步通信方式，这种通信方式允许双方的时钟在准确度和稳定度上有一定的差异；如果发送和接收双方使用同一个时钟来控制通信，那么这种通信方式叫做同步通信方式，要求双方的时钟必须严格一致。 ⑨、波特率是衡量传输速率的指标。表示每秒传输的二进制位数。 ARM体系结构 ①、算术逻辑运算单元ALU：ALU是一个可以进行算术和逻辑运算的电路，是处理器进行运算的核心部件；桶式移位寄存器：加快数据的移位运算；高速乘法器：为了提高嵌入式处理器的工作速度以保证实时性的要求；寄存器：为了提高嵌入式处理器的工作速度以保证实时性的要求；指令流水线：ARM体系结构采
第二章：微处理器与体系结构 ●计算机中，CPU的地址线与访问存储器单元范围的关系是什么？ 【解】：在计算机中，若CPU的地址线引脚数为N条，则访问存储器单元的数量为2N个，访问存储器单元范围为0~2N-1。 ●8086CPU中指令队列的功能和工作原理？ 【解】：8086CPU中指令队列的功能是完成指令的流水线操作。BIU单位经总线从程序存储器中读取指令并放入指令队列缓冲器，EU单元从指令队列缓冲器中获取指令，因EU并未直接从程序存储器中读取指令，而是经指令队列缓冲，使取指和执指能同时操作，提高了CPU的效率。 ●8086CPU的堆栈操作原理？ 【解】：8086CPU的堆栈是一段特殊定义的存储区，用于存放CPU堆栈操作时的数据。在执行堆栈操作前，需先定义堆栈段SS、堆栈深度（栈底）和堆栈栈顶指针SP。数据的入栈出栈操作类型均为16位，入栈操作时，栈顶指针值先自动减2（SP=SP-2），然后16位数据从栈顶处入栈；出栈操作时，16位数据先从栈顶处出栈，然后栈顶指针值自动加2（SP=SP+2）。 ●8086CPU的最小和最大工作模式的主要不同点？ 【解】：CPU的控制线应用方式不同：在最小工作模式下，计算机系统的所需的控制线由CPU直接提供；在最大工作模式下，CPU仅为计算机系统提供必要的控制线，而系统所需的控制线由专用芯片总线控制器8288产生。计算机系统复杂度不同：在最小工作模式下，计算机系统仅用单处理器（8086）组成，系统结构简单且功能也较小；在最大工作模式下，计算机系统由多处理器组成，除8086CPU外，还有总线控制器8288和协处理器8087。 ●8086CPU中的EU单元，BIU单元的特点？ 【解】：8086CPU为实现指令的流水线操作，将CPU分为指令执行单元EU和总线接口单元BIU。EU与一般CPU 的结构基本相同，含运算器ALU、寄存器、控制器和内部总线，但EU不从存储器中直接读取指令。BIU 是8086CPU的总线接口单元，主要功能有两点，第一是经总线从存储器中获得指令和数据，指令送指令队列缓冲器，以便EU从指令队列获取指令；数据经片内数据总线送CPU中的相关寄存器；第二是20位物理地址的形成，8086CPU中所有寄存器均是16位的，BIU中的地址加法器的入端为16位段首地址和16位段内偏移地址，出端为20位的实际地址，20位地址经线完成对存储器单元或I/O端口的访问。 ●什么叫物理地址？什么叫逻辑地址？ 【解】：物理地址：完成存储器单元或I/O端口寻址的实际地址称为物理地址，CPU型号不同其物理地址不问，例8080CPU的物理地址16位、8086CPU的物理地址20位、80286CPU的物理地址24位。逻辑地址：物理地址特殊表示方式，例如8086CPU中用16位段首逻辑地址和16位段内偏移逻辑地址表示20位的物理地址。 物理地址是惟一的，而逻辑地址是多样的。 ●8086CPU和8088CPU的主要区别？ 【解】：CPU内部的区别：8086的指令队列缓冲器为6字节，8088为4字节；CPU数据总线的区别：8086的数据总线宽度为16位，8088为8位；CPU控制线的区别：因8086可一次进行16位数据的操作，可用控制线/BHE 和地址线A0完成对奇偶存储库的选择，8088一次只能对8位数据的操作，无控制线/BHE的功能。8086与8088比较，存储器和I/0选择控制线的控制电平相反。 ●8086CPU的6个状态标志位的作用是什么？ 【解】：6个状态标志位为CF、OF、ZF、SF、AF和PF。CF是无符号数运算时的进位或借位标志，无进位或借位时CF=0，有进位或借位时CF=1；OF为有符号数运算时的溢出标志，无溢出时OF=0，有溢出时OF=1； ZF是两数运算时的值0标志，运算结果不为0，ZF=0，运算结果为0，ZF=1；SF是有符号数运算时运算结果符号的标志，运算结果为正时SF=0，运算结果为负时SF=1；AF是辅助进位标志，若D3位到D4位无进
嵌入式复习资料 第一章嵌入式系统概述： 1、什么是嵌入式系统？是简单列举一些生活中常见的嵌入式系统的实例。P3 嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。以应用为中心，一计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。 3、是比较嵌入式系统与通用PC的区别。P3 （1）嵌入式系统是专用的计算机系统，而PC是通用的计算机系统。 （2）技术要求不同，通用PC追求高速、海量的数据运算；嵌入式要求对象体系的智能化控制。 （3）发展方向不同，PC追求总线速度的不断提升，存储容量不断扩大；嵌入式追求特定对象系统的智能性，嵌入式，专用性。 4、嵌入式体统有哪些部分组成？简单说明各部分的功能与作用。P6 （1）硬件层是整个核心控制模块（由嵌入式微处理器、存储系统、通信模块、人机接口、其他I/O接口以及电源组成），嵌入式系统的硬件层以嵌入式微处理器为核心，在嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路、和存储器电路（RAM和ROM等），这就构成了一个嵌入式核心控制模块，操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。 （2）中间层把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。一般包括硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）和板级支持包（Board Support Package，BSP）。 （3）软件层由实时操作系统（Real Time Operating System，RTOS）、文件系统、图形用户接口（Graphical User Interfaces，GUI）、网络组件组成。（4）功能层是面向被控对象和用户的，当需要用户操作是往往需要提供一个友好的人际界面。 5、嵌入式系统是怎么分类的？P7 按照嵌入式微处理器的位数分类（4位、8位、16位、32位、64位）；按照是实时性分类（硬实时系统式之系统对响应时间有严格的要求；软实时系统是对响应时间有一定要求）； 按照嵌入式软件结构分类（循环轮询系统、前后台系统、多任务系统）；按照应用领域分类。 6什么是多任务系统？多任务系统的特点些？P9 应用的场合：对于较复杂的嵌入式系统而言，存在许多互不相关的过程需要计算机同时处理，在这种情况下就需要采用多任务系统。 多任务系统的软件是由多个任务、多个中断服务程序以及嵌入式操作系统组成。任务是顺序执行的，并行性通过操作系统完成。 特点：（1）每个任务都是一个无限循环的程序，等待特定的输入，从而机型相应的处理。（2）这种程序模型将系统成分相对简单、相互合作的模块。（3）不同的任务共享同一个CPU和其他硬件，嵌入式操作系统对这些共享资源进行管理。（4）多个顺序机型的任务在宏观上是并行执行的，每个任务都运行在自己独立的CPU上。 第二章嵌入式处理器 1`嵌入式处理器有哪几类？简述各类嵌入式处理器的主要特点和应用领域。P16 嵌入式微控制器、嵌入式微处理器、嵌入式DSP、嵌入式片上系统。(1)嵌入式
嵌入式系统架构发展趋势及比较分析 范虎 嵌入式系统已经广泛地应用到当今各个领域，与我们的生活息息相关，小到掌上的数字产品，大到汽车、航天飞机。提到嵌入式系统我们很快会联想到单片机，不错，MCU是最基础和常用的嵌入式系统，但是目前像FPGA、ARM、DSP、MIPS 等其他嵌入式系统应用也越来越广泛。 总的来说，嵌入式系统发展呈现如下特点：·由8位处理向32位过渡·由单核向多核过渡·向网络化功能发展·MCU、FPGA、ARM、DSP等齐头并进·嵌入式操作系统呈多元化趋势，所有的嵌入式处理器都是基于一定的架构的，即IP 核（IntellectualProperty，知识产权），生产处理器的厂家很多，但拥有IP 核的屈指可数。嵌入式系统的架构有专有架构和标准架构之分，在MCU（微控制器）产品上，像瑞萨（Renesas）、飞思卡尔（Freescale）、NEC等都拥有自己的专有IP核，而其他嵌入式处理器都是基于标准架构。 标准的嵌入式系统架构有两大体系，目前占主要地位的是所谓RISC （ReducedInstructionSetComputer，精简指令集计算机）处理器。RISC体系的阵营非常广泛，从ARM、MIPS、PowerPC、ARC、Tensilica等等，都是属于RISC 处理器的范畴。不过这些处理器虽然同样是属于RISC体系，但是在指令集设计与处理单元的结构上都各有不同，因此彼此完全不能兼容，在特定平台上所开发的软件无法直接为另一硬件平台所用，而必须经过重新编译。 其次是CISC（ComplexInstructionSetComputer，复杂指令集计算机）处理器体系，我们所熟知的Intel的X86处理器就属于CISC体系，CISC体系其实是比较低效率的体系，但由于其已经被市场长久验证，稳定性高，故常被应用于效能需求不高，但稳定性要求高的应用中，如工控设备等产品。 下面将简单介绍一下几种比较常见的RISC和CISC嵌入式系统架构。 1、RISC家族之ARM处理器 ARM公司于1991年成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术（IP）核心的处理器，即我们通常所说的ARM处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的处理器应用约占据了32位RISC微处理器75％以上的市场。 目前市面上常见的ARM处理器架构，可分为ARM7、ARM9，ARM11以及Cortex 系列。ARM也是嵌入式处理器中首先推出多核心架构的厂商。ARM首个多核心架构为ARM11MPCore，架构于原先的ARM11处理器核心之上。ARM11采用当时最先进的0.13μm制造制程，运行频率最高可达500到700MHz。如果采用90nm制程，ARM11核心的工作频率能够轻松达到1GHz以上—对于嵌入式处理器来说，这显然是个相当惊人的程度。
很详细的系统架构图 --专业推荐 1.1.共享平台逻辑架构设计 1.2. 如上图所示为本次共享资源平台逻辑架构图，上图整体展现说明包括以下几个方面： 1 应用系统建设 本次项目的一项重点就是实现原有应用系统的全面升级以及新的应用系统的开发，从而建立行业的全面的应用系统架构群。整体应用系统通过SOA面向服务管理架构模式实现应用组件的有效整合，完成应用系统的统一化管理与维护。 2 应用资源采集 整体应用系统资源统一分为两类，具体包括结构化资源和非机构化资源。本次项目就要实现对这两类资源的有效采集和管理。对于非结构化资源，我们将通过相应的资源采集工具完成数据的统一管理与维护。对于结构化资源，我们将通过全面的接口管理体系进行相应资源采集模板的搭建，采集后的数据经过有效的资源审核和分析处理后进入到数据交换平台进行有效管理。 3 数据分析与展现 采集完成的数据将通过有效的资源分析管理机制实现资源的有效管理与展现，具体包括了对资源的查询、分析、统计、汇总、报表、预测、决策等功能模块的搭建。 4 数据的应用 最终数据将通过内外网门户对外进行发布，相关人员包括局内各个部门人员、区各委办局、用人单位以及广大公众将可以通过不同的权限登录不同门户进行相关资源的查询，从而有效提升了我局整体应用服务质量。 综上，我们对本次项目整体逻辑架构进行了有效的构建，下面我们将从技术角度对相关架构进行描述。 1.3.技术架构设计 如上图对本次项目整体技术架构进行了设计，从上图我们可以看出，本次项目整体建设内容应当包含了相关体系架构的搭建、应用功能完善可开发、应用资源全面共享与管理。下面我们将分别进行说明。 1.4.整体架构设计 上述两节，我们对共享平台整体逻辑架构以及项目搭建整体技术架构进行了分别的设计说明，通过上述设计，我们对整体项目的架构图进行了归纳如下： 综上，我们对整体应用系统架构图进行了设计，下面我们将分别进行说明。
“微处理器系统原理与嵌入式系统设计”第一章习题解答 1.1 什么是程序存储式计算机？ 程序存储式计算机指采用存储程序原理工作的计算机。 存储程序原理又称“冯·诺依曼原理”，其核心思想包括： ●程序由指令组成，并和数据一起存放在存储器中； ●计算机启动后，能自动地按照程序指令的逻辑顺序逐条把指令从存储器中 读出来，自动完成由程序所描述的处理工作。 1.2 通用计算机的几个主要部件是什么？ ●主机（CPU、主板、内存）； ●外设（硬盘/光驱、显示器/显卡、键盘/鼠标、声卡/音箱）； 1.3 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？ 中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片 1.4 阐述摩尔定律。 每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。 1.5 讨论：摩尔定律有什么限制，可以使用哪些方式克服这些限制？摩尔定律还会持续多久？在摩尔定律之后电路将如何演化？ 摩尔定律不能逾越的四个鸿沟：基本大小的限制、散热、电流泄露、热噪。具体问题如：晶体管体积继续缩小的物理极限，高主频导致的高温…… 解决办法：采用纳米材料、变相材料等取代硅、光学互联、3D、加速器技术、多内核…… （为了降低功耗与制造成本，深度集成仍是目前半导体行业努力的方向，但这不可能永无止，因为工艺再先进也不可能将半导体做的比原子更小。用作绝缘材料的二氧化硅，已逼近极限，如继续缩小将导致漏电、散热等物理瓶颈，数量集成趋势终有终结的一天。一旦芯片上线条宽度达到纳米数量级时，相当于只有几个分子的大小，这种情况下材料的物理、化学性能将发生质的变化，致使采用现行工艺的半导体器件不能正常工作，摩尔定律也就要走到它的尽头了。业界专家预计，芯片性能的增长速度将在今后几年趋缓，一般认为摩尔定律能再适用10年左右，其制约的因素一是技术，二是经济。）
“微处理器系统结构与嵌入式系统设计”第一章习题解答 1.2 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？ 中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片 1.3 阐述摩尔定律。 每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。 1.5 什么是SoC？什么是IP核，它有哪几种实现形式？ SoC：系统级芯片、片上系统、系统芯片、系统集成芯片或系统芯片集等，从应用开发角度出发，其主要含义是指单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统。 IP核：满足特定的规范和要求，并且能够在设计中反复进行复用的功能模块。它有软核、硬核和固核三种实现形式。 1.8 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的主要特点有哪些？ 概念：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统，即“嵌入到应用对象体系中的专用计算机系统”。 特点：1、嵌入式系统通常是面向特定应用的。 2、嵌入式系统式将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。 3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。 4、嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键，对嵌入式处理器
系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有以下不同点。 ①软件要求固体化，大多数嵌入式系统的软件固化在只读存储器中； ②要求高质量、高可靠性的软件代码； ③许多应用中要求系统软件具有实时处理能力。 5、嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生命周期。 6、嵌入式系统本身不具备自开发能力，设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 第二章习题答案 2.2 完成下列逻辑运算 （1）101+1.01 = 110.01 （2）1010.001-10.1 = 111.101 （3）-1011.0110 1-1.1001 = -1100.1111 1 （4）10.1101-1.1001 = 1.01 （5）110011/11 = 10001 （6）(-101.01)/(-0.1) = 1010.1 2.3 完成下列逻辑运算 （1）1011 0101∨1111 0000 = 1111 0101 （2）1101 0001∧1010 1011 = 1000 0001 （3）1010 1011⊕0001 1100 = 1011 0111 2.4 选择题 （1）下列无符号数中最小的数是( A )。 A．H (1,1011,0101) (01A5)B．B
微处理器系统结构与嵌入式系统设计(第二版)答案全
一 1.2 以集成电路级别而言，计算机系统的三个主要组成部分是什么？ 中央处理器、存储器芯片、总线接口芯片 1.3 阐述摩尔定律。 每18个月，芯片的晶体管密度提高一倍，运算性能提高一倍，而价格下降一半。 1.5 什么是SoC？什么是IP核，它有哪几种实现形式？ SoC：系统级芯片、片上系统、系统芯片、系统集成芯片或系统芯片集等，从应用开发角度出发，其主要含义是指单芯片上集成微电子应用产品所需的所有功能系统。 IP核：满足特定的规范和要求，并且能够在设计中反复进行复用的功能模块。它有软核、硬核和固核三种实现形式。 1.8 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的主要特点有哪些？ 概念：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗的严格要求的专用计算机系统，即“嵌入到应用对象体系中的专用计算机系统”。 特点：1、嵌入式系统通常是面向特定应用的。 2、嵌入式系统式将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。 3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能。
4、嵌入式处理器的应用软件是实现嵌入式系统功能的关键，对嵌入式处理器系统软件和应用软件的要求也和通用计算机有以下不同点。 ①软件要求固体化，大多数嵌入式系统的软件固化在只读存储器中； ②要求高质量、高可靠性的软件代码； ③许多应用中要求系统软件具有实时处理能力。 5、嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式系统产品一旦进入市场，就具有较长的生命周期。 6、嵌入式系统本身不具备自开发能力，设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。 二 2.2 完成下列逻辑运算 （1）101+1.01 = 110.01 （2）1010.001-10.1 = 111.101 （3）-1011.0110 1-1.1001 = -1100.1111 1 （4）10.1101-1.1001 = 1.01 （5）110011/11 = 10001 （6）(-101.01)/(-0.1) = 1010.1 2.3 完成下列逻辑运算 （1）1011 0101∨1111 0000 = 1111 0101 （2）1101 0001∧1010 1011 = 1000 0001 （3）1010 1011⊕0001 1100 = 1011 0111
1章绪论 1.国内嵌入式系统行业对“嵌入式系统”的定义是什么如何理解答：见教材节。 2.嵌入式系统是从何时产生的，简述其发展历程。答：见教材节。 3.当前最常见的源码开放的嵌入式操作系统有哪些，请举出两例，并分析其特点。 答：见教材节的嵌入式Linux和嵌入式实时操作内核UC /OS-I 。 4.举例说明嵌入式设备在工控设备中的应用。答：见教材节的“工业控制领域”。 5.未来嵌入式技术的发展趋势有哪些答：见教材节的嵌入式技术的发展趋势。 2章ARM技术与ARM体系结构 1．简述ARM处理器内核调试结构原理。答：对教材节的图2-1进行描述。 2.分析ARM7TDMI-S各字母所代表的含义。答：参考教材．2 ARM核版本命名规则说明。 3．ARM处理器的工作模式有哪几种，其中哪些为特权模式，哪些为异常模式，并指出处理器在什么情况下进入相应的模式。 ARM处理器共有7种工作模式： 用户模式：非特权模式，也就是正常程序执行的模式，大部分任务在这种模式下执行。在用户模式下，如果没异常发生，不允许应用程序自行改变处理器的工作模式，如果有异常发生，处理器会自动切换工作模式FIQ模式：也称为快速中断模式，支持高速数据传输和通道处理，当一个高优(fast)中断产生时将会进入这种模式。 IRQ模式：也称为普通中断模式，:当一个低优先级中断产生时将会进入这种模式。在这模式下按中断的处理器方式又分为向量中断和非向量中断两种。通常的中断处理都在IRQ 模式下进行。 SVC模式：称之为管理模式，它是一种操作系统保护模式。当复位或软中断指令执行时处理器将进入这种模式。 中止模式：当存取异常时将会进入这种模式，用来处理存储器故障、实现虚拟存储或存储保护。 未定义指令异常模式：当执行未定义指令时会进入这种模式，主要是用来处理未定义的指令陷阱，支持硬件协处理器的软件仿真，因为未定义指令多发生在对协处理器的操作上。 系统模式：使用和User模式相同寄存器组的特权模式，用来运行特权级的操作系统任务。 在这7种工作模式中，除了用户模式以外，其他6种处理器模式可以称为特权模式，在这些模式下，程序可以访问所有的系统资源，也可以任意地进行处理器模式的切换。在这6种特权模式中，除了系统模式外的其他5种特权模式又称为异常模式 4．分析程序状态寄存器（PSR）各位的功能描述，并说明C、Z、N、V在什么情况下进行置位和清零。PSR的具体格式为 V—溢出标志位 对于加/减法运算指令，当操作数和运算结果为二进制补码表示的带符号数时，V＝1表示符号位溢出，其他的指令通常不影响V位。 例如：两个正数（最高位为0）相加，运算结果为一个负数（最高位为1），则符号位溢出，相应V=1。