Linux 的软件开发环境
编译原理
Linux 环境下的GCC 及ARM交叉编译器的概念和使用
调试技术
内核编译、裁减以及Linux 的移植
从功能上看，一个编译程序就是一个语言翻译程序,它把一种语言(称作源语言)书写的程序翻译成另一种语言(称作目标语言)的等价的程序.
术语
编译程序的源语言
(源程序)
编译程序的目标语言(目标程序)
编译程序的实现语言S O
I
高级语言
书写的程序
编译程序低级语言程序
S T
I
分类
软件
系统软件
语言处理系统操作系统编译系统
裸机
软件：计算机系统中
的程序及其文档 系统软件：居于计算
机系统中最靠近硬件的一层，其他软件一般都通过系统软件发挥作用。他和具体的应用领域无关，如编译系统和操作系统等。 语言处理系统：把软
件语言书写的各种程
序处理成可在计算机
上执行的程序。 软件语言：用于书写软件的语言。它主要包括需求定义语言，功能性语言，设计性语言，程序设计语言以及文档语言。
预处理器编译器
汇编器
装配连接编辑
骨架程序源程序
目标汇编程序
可重定位机器代码
绝对机器码
可重定位目标文件库语言处理过程
(变）换系统
C++C
C++编译器
Java Bytecode
Java编译器
编译程序(compiler)
编译程序的源语言(源程序) (source language)(source program)
编译程序的目标语言(目标程序) (object or target language)(object or target program) 编译程序的实现语言(implementation language)
语言处理程序(language processor)
语言转（变）换(language transformation)
编译逻辑过程★词法分析
★语法分析
★语义分析
★中间代码生成★代码优化
★目标代码生成
从左至右读字符流的源程序、识别(拼)单词例：
position := initial + rate * 60;
position := initial + rate * 60;
单词类型单词值
标识符1(id1)position
算符(赋值):=
标识符2(id2)initial
算符(加)+
标识符3(id3)rate
算符(乘)*
整数60
分号；
C源程序片断：int a;
a = a + 2;
词法分析后可能返回:
单词类型单词值
保留字int
标识符(变量名)a
界符;
标识符(变量名) a
算符(赋值)=
标识符(变量名) a
算符(加)+
整数2
界符；
功能:层次分析.依据源程序的语法规则把源程序的单词序列组成语法短语(表示成语法树).
position := initial + rate * 60 ;
规则
<赋值语句>::=<标识符>“:=”<表达式>
<表达式>::=<表达式>“+”<表达式>
<表达式>::=<表达式>“*”<表达式>
<表达式>::=“(”<表达式>“)”
<表达式>::=<标识符>
<表达式>::=<整数>
<表达式>::=<实数>
赋值语句标识符
表达式
表达式+表达式
表达式
标识符整数
标识符
:=
表达式
*
:=
+
N 60
*
id1 Position
id2 initial
id3 rate
语义审查(静态语义)
上下文相关性
类型匹配
类型转换
例:Program p();
Var rate:real;
procedure initial;
…
position := initial + rate * 60
/* error */ /* error */ /* warning */;
…
:
int arr [2],abc;
abc = arr * 10;
…
Program p();
Var rate:real;
Var initial :real;
Var position :real ;
…
position := initial + rate * 60
(semantic analysis)
60
:=
+
*
Id1 position
Id2 initial
Id3 rate
inttoreal
(intermediate code generation)
源程序的内部(中间)表示
三元式、四元式、P-Code、C-Code、U-
Code、bytecode
( *id3t1t2)
t2 = id3 * t1
t2 := id3 * t1
id1:= id2 + id3 * 60
(1)(inttoreal,60-t1)
(2)(*,id3t1t2)
(3)(+,id2t2t3)
(4)(:=,t3-id1)
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。
课程名称：软件体系结构 课程编号：C304 课程学分：2 适用学科：计算机应用技术 软件体系结构 Software Architecture 教学大纲 一、课程性质 本课程是为计算机应用专业研究生开设选修课。软件体系结构是软件开发设计的高级课程，对培养计算机应用专业研究生今后从事大型软件开发工作有重大意义。 二、课程教学目的 学生通过本课程的学习后，在概念上建立从体系结构看待软件系统的观念，理解体系结构设计的优劣对软件系统质量的影响；掌握软件体系结构的建模、评价与检测的方法，能够应用上述方法评价软件体系结构的质量。 三、课程教学基本内容及基本要求 第一章绪论（2学时） 1、软件体系结构概述 2、研究内容与方法 第二章软件体系结构建模理论（2学时） 1、软件体系结构描述语言ADL简介 2、时序逻辑描述语言LOTOS简介 3、实例研究：流媒体信道调度模型及描述
第三章软件体系结构一致性检测（2学时） 1、软件体系结构一致性 2、软件体系结构一致性测试算法 3、实例研究1-三层C/S结构一致性检测 第四章软件体系结构评价（4学时） 1、软件体系结构评价模型 2、软件体系结构性能评价 3、软件体系结构可靠性评价 4、实例研究基于C/S结构的视频点播系统性能研究 第五章软件体系结构案例分析（16学时） 1、COBAR体系结构简介 2、P2P体系结构简介 3、网格体系结构简介 四、本课程与其它课程的联系与分工 本课程的先修课程为《面向对象程序》及《分布式数据库》，通过上述课程的学习，使学生能够体会大型软件开发的基本过程，体会到软件开发中体系结构的重要性。 五、实践环节教学内容的安排与要求 结合本研究室的研究课题，评价软件体系结构的性能。 六、本课程课外练习的要求 结合自己的研究课题，建立软件体系结构的性能模型和可靠性模型，以实际系统为被背景评价软件体系的性能。
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
《软件体系结构》教学大纲 一、课程概述 《软件体系结构》是根植于软件工程发展起来的一门新兴学科，目前已经成为软件工程研究和实践的主要领域。体系结构在软件开发中为不同的人员提供了共同交流的语言，体现并尝试了系统早期的设计决策，并作为相同设计的抽象，为实现框架和构件的重用、基于体系结构的软件开发提供了有力的支持。 作为计算机科学与技术专业软件工程方向的重要专业课程，本课程主要系统地介绍软件体系结构的基本原理、方法和实践，全面反映软件体系结构研究和应用的最新进展。既讨论软件体系结构的基本理论知识，又介绍软件体系结构的设计和工业界应用实例，强调理论与实践相结合。 本课程的先修课程为“软件工程”。 二、课程目标 1．知道《软件体系结构》这门学科的性质、地位、研究范围、学科进展和未来方向等。2．理解该门学科的主要概念、基本原理和策略等。 3．掌握软件体系结构的建模方法、描述方法，通过对不同软件体系结构风格的掌握，能够采用正确的基于体系结构的软件开发。 4．能够把所学的原理应用到具体的实践中去，培养学生发现、分析和解决问题的能力等。 三、课程内容与教学要求 这门学科的知识与技能要求分为知道、理解、掌握、学会四个层次。这四个层次的一般涵义表述如下： 知道———是指对这门学科和教学现象的认知。 理解———是指对这门学科涉及到的概念、原理、策略与技术的说明和解释，能提示所涉及到的教学现象演变过程的特征、形成原因以及教学要素之间的相互关系。 掌握———是指运用已理解的教学概念和原理说明、解释、类推同类教学事件和现象。
学会———是指能模仿或在教师指导下独立地完成某些教学知识和技能的操作任务，或能识别操作中的一般差错。 教学内容和要求表中的“√”号表示教学知识和技能的教学要求层次。 本标准中打“*”号的内容可作为自学，教师可根据实际情况确定要求或不布置要求。 教学内容及教学要求表
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。
第一章： 1.根据自己的经验，谈谈对软件危机的看法。 软件危机是指软件生产方式无法满足迅速增长的计算机需求，开发和维护过程出现的一系列问题。 以下几个原因导致：（1）软件自身特点 （2）开发人员的弱点 （3）用户需求不明 （4）缺乏正确理论指导 （5）开发规模越来越大 （6）开发复杂度越来越高 可以通过软件生命周期的模型和软件工具的使用来缓解危机，通过程序自动化和软件工业化生产的方法实现软件标准化的目标，进一步缓解软件危机带来的影响。 软件危机有利有弊，除了带来许多麻烦，也给我们带来许多挑战，克服危机的过程，我们在技术上和创新上都有了一个提升，也算是间接为软件产业的发展做了贡献。 2.什么是软件重用，软件重用的层次可以分为哪几个级别？ 软件重用:是指在两次或多次不同的软件开发过程中重复使用相同或相似软件元素的过程。可以分为三个层次： （1）代码重用（2）设计结果重用（3）分析结果重用 3.什么是可重用构件？相对于普通的软件产品，对可重用构件有何特殊要求？ 可充用构件表示软件重用过程中，可重用的软件构件元素。 可重用构件的特殊要求： （1）可重用构件应该具有功能上的独立性与完整性； （2）可重用构件应该具有较高的通用性； （3）可重用构件应该具有较高的灵活； （4）可重用构件应该具有严格的质量保证； （5）可重用构件应该具有较高的标准化程。 4.基于构件的软件开发的优势是什么？基于构件的软件开发面临哪些挑战和困难？ 优势：基于构件的软件将软件开发的重点从程序编写转移到了基于已有构件的组装，更快地构造系统，减轻用来支持和升级大型系统所需要的维护负担，从而降低了软件开发的费用困难和挑战：没有可依据的参考，可用资源和环境缺乏，开发难度高，而各方面需求增长速度与日剧增，更新和升级的跟进是一个不小的挑战.此外，在同一系统采用多个开发商提供的构件，它 们之间的兼容性可能是开发过程中所要面对的一个严峻的问题 挑战和困难： （1）在同一系统采用多个开发商提供的构件，它们之间的兼容性可能是开发过程中所要面对的一个严峻的问题； （2）采用随处可以购买到的构件可能会使开发出来的软件产品丧失技术上的独创性和市场上的竞争力；（3）第三方的构件开发商可能歇业，这会使购买的构件失去维护服务。这些都是在购买第三方构件进行软件开发时无法回避的问题，因此需要对这些风险进行充分的估计。 5.简述3种应用最为广泛的构件技术规范COM、CORBA和EJB的各自特点。CORBA的特点： （1）实现客户与服务对象的完全分开,客户不需要了解服务对象的实现过程以及具体位置。 （2）应用程序间的统一接口。
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/743949552.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
1、、Amdahl定律:某部件应用越频繁,当提高该部件性能时,整机性能也提高得越多;整机得性能加速不可能大于在原机器中除该部件外所有其它部件运行时间得百分比得倒数1/(1-F)。 F定义为采用先进高速部件得那部分程序在未采用先进高速部件得计算机上运行得时间占总时间得百分比,则F= 采用高速部件得任务在老计算机上运行得时间 整个任务在老计算机上运行得时间 同时将S定义为先进高速部件与老部件得性能,则 S= 老部件完成该功能得时间 先进高速部件完成该功能得时间 而采用了高速部件后整机性能提高比,即 Speedup = T old = 1 T new (1－F)+F/S 某种硬件增强技术,可使执行速度提高10倍,在采用增强技术得计算机上测出其使用率就是50%。根据Amdahl定律计算: ⑴采用增强技术后计算机性能加速比就是多少？ ⑵未采用增强技术运行得部件在不采用增强技术得机器上运行时得时间比例。 2、(1)90/10局部性规则:程序花费90%得执行时间运行指令集中10%得指令代码。这就就是说在指令集中所有得指令只有10%指令就是常用得,而另外90%指令得使用率合起来只有10%。 (2)时间局部性:如果某一参数被引用,那它不久将再次被引用。这里指出了程序执行时在时间上得局部性 (3)空间局部性:如果某一参数被引用,那它附近得参数不久也将被引用。指出程序执行时地址空间上得局部性。 3、计算机得性能就是指在计算机上完成用户得应用任务所需得时间长短。完成同样任务所需得时间越短,计算机得性能越好。(考判断) 4、衡量计算机性能得参数:响应时间就是指计算机系统完成某一任务(程序)所花费得时间。 5、如果用速度来评价性能,我们称“高”为性能好;如果用响应时间来评价性能,我们称“短”为性能好。(考判断) 6、计算机整机性能分成两部分:一就是CPU执行程序得时间,二就是等待时间。 提高计算机性能就就是提高CPU性能与减少等待时间。 cpu性能因子CPI:每条指令得平均时钟周期数(clock cycles per instruction), CPI=CPU花费得时钟数/CPU执行得总指令数 CPUtime =指令数× CPI ×时钟周期==I× CPI ×τ 8、CPU性能因子:(1)时钟频率(f)(2)CPI(3)指令数(I) (考填空) CPU性能 =1/CPU time= f / ( I×CPI ) 计算机性能常用指标:(1)MIPS(million instruction per second)MIPS得意思就是每秒钟执行得百万条指令数。 MIPS= 指令数/ ( 执行时间×106 ) = 时钟频率 / ( CPI×106 ) =f / ( CPI×106 ) MFLOPS(million floating-point operation per second)每秒钟执行得百万个浮点操作数MFLOPS=浮点操作数 / 执行时间×106 10、工作负载基准程序(workload benchmark): (1)实际程序(2)核心基准程序(3)简单基准程序(4)合成基准程序 (考填空) 11、基准程序得一般设计原则: (1)具有代表性,反映用户得实际应用。 (2)不能对基准程序进行优化。 (3)复现性。能重复测试,其环境相同,结果能重复出现。(4)可移植性。系统相关性要小。 (5)紧凑性。基准程序不宜太庞大。 (6)成本-效率要高。 12、测量结果得统计与比较----性能报告:SPEC(system performance evaluation cooperative)基准程序 13、指令设计时主要以下几个方面来考虑: (考填空) ⑴应用范围;⑵指令得使用概率;⑶常用指令分析;⑷特殊指令设计。
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
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。
三层C/S结构应用实例 ——连锁超市管理系统1.系统背景介绍 1.1任务概述 该连锁超市是具有一定规模的大型私有企业，其通用的管理系统是针对超市的运营特点以及对信息的存储方式而特别设计的，该系统的基本信息如下： ①信息量大，须存储类别众多的货物信息，人事管理信息等。其分布在十几个城市的各个分店的所有信息都需要进行统一管理。 ②单位众多，分布广，系统涵盖的单位达100多个，分布在各个中小型城市。 1.2用户特点 用户类型多，数量大，各类信息管理涉及行政管理（一级）、人事管理（二级）、基础管理（三级）等三级层次，各层次的业务职责不同，各层次的管理者对系统的查询功能和权限也不同。 1.3硬件条件 网络发展的环境各不相同，由于各地区的条件以及操作能力有限，某些中小型地区只有单机，需要陆续加入广域网。 1.4 设计目标 项目要求系统应具备较强的适应能力和演化能力，无论单机还是网络环境均能运行，并能保证数据的一致性，且能随着网络环境的改善和管理水平的提高，平稳的从单机向广域网过渡，从集中式数据库向分布式数据库方式，从独立的应用程序方式向适应Intranet环境演变。 1.5 需求规定
1.5.1 数据管理能力要求 系统的输入由程序设计而提示用户输入功能选择命令，当需要对系统中的数据库进行更新时，必须以完整的格式化的文件化的形式进行输入。以此保证数据库中的数据的一致性和完整性。同时系统支持不同地区的用户通过服务器同时对数据库中的数据进行访问。该系统为一个典型的分布式软件体系结构。 1.5.2 故障处理要求 系统在出现故障时，原始未出现错误的数据，任可以提供给用户访问，当用户要求访问的数据为故障数据时，提示用户系统正处于维护状态。为避免故障的产生对数据的影响，将数据备份在磁盘或者或者硬盘中，通过日志文件，将数据的操作更新至备份数据中。同时，要求系统具有极强的可维护性，和容错与纠错能力。在系统发生故障时，能对故障进行及时的处理。恢复之后的系统，较之于以前，更坚强与牢固。 2.系统分析与设计 三层C/S体系结构运用事务分离的原则将系统应用分为表示层、功能层、数据层三个层次，每一层次都有自己的特点，如表示层是图形化的、事务驱动的，功能层是过程化的，数据层则是结构化和非过程化的，难以用传统的结构化分析与设计技术统一表达这三个层次。面向对象的分析与设计技术则可以将这三个层次统一利用对象的概念进行表达。当前有很多面向对象的分析和设计方法，我们采用Coad和Yourdon的OOA（object-oriented analyzing，面向对象的分析）与OOD（object-oriented design，面向对象的设计）技术进行三层结构的分析与设计。 在该系统的三层结构中，中间的功能层是关键。运用该系统的应用程序的最基本的就是执行数千条定义业务如何运转的业务逻辑。一个业务处理过程就是一组业务处理规则的集合。中间层反应的是应用域模型，是该系统的核心内容。 Coad和Yourdon的OOA用于理解和掌握该系统应用域的业务运行框架，也就是应用域建模。OOA模型描述应用域中的对象，以及对象间
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。
1、什么是嵌入式系统？ 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、功耗严格要求的专用计算机系统。 2、嵌入式微处理器一般就具备那些特点？ （1）対实时多任务有很强的支持能力 （2）具有功能很强的存储区保护功能 （3）具有可扩展的处理器结构 （4）嵌入式微处理器功耗很低 3、什么是中间层？ 介于硬件层和软件层之间，将硬件的细节进行屏蔽，便于操作系统调用，因此成为中间层，又称硬件抽象层或板级支持包。 4、简述冯诺依曼体系结构和哈佛体系结构的定义与不同。 冯.诺依曼体系结构又称普林斯顿体系结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。处理器经由同一总线输出来访问程序和数据存储器，程序和数据宽度相同。 哈佛体系结构是一种将程序指令存储和数据存储分开的存储结构，目的是为了减轻程序运行时的访存瓶颈。哈佛结构的微处理器通常具有较高的执行效率。 5嵌入式处理器按体系结构分为那几类，分别简答介绍？ 冯。诺依曼体系结构和哈佛体系结构。 6.嵌入式处理器按指令类型可以分为哪几类？分别简要介绍。 复杂指令集（CISC）处理器和精简指令集（RISC）处理器 CISC：微处理器除向程序员提供类似各种寄存器和机器指令的功能外，还通过预存于制度存储器（ROM）中的微程序来实现及其强的功能，处理器在分析每一条指令之后执行一系列初级指令运算来完成所需功能。这种设计形式被称为CISC结构 特点：（1）指令格式不固定，指令长度不一致，操作数可多可少 （2）寻址方式复杂多样，以利于程序编写 （3）采用微程序结构，执行每条指令均需一个微指令序列 （4）每条指令需要若干个机器周期才能完成，指令越复杂，花费IE机器周期越多。 RISC：指令系统中应当只包含哪些使用频率很高的少量指令，并提供一些必要的指令以支持操作系统和高级语言。 特点：（1）指令数目少，在通道中只包含最有用的指令 （2）执行时间短，确保数据通道快速执行每一条指令 （3）使CPU硬件结构设计更为简单 （4）每条指令都采用标准字长。 7.嵌入式软件体系结构有哪几种类型，优缺点如何？ 4种，分别是轮转结构、带中断的轮转结构、函数队列调度结构和实时操作系统结构。 轮转结构： 优点：结构简单，没有中断，没有共享数据，无需考虑延迟时间。 如果一个设备需要比微处理器在最坏情况下完成一个循环的时间更短的响应时间，）1（缺点：