“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。）
1.6 试以实例说明计算机系统结构、计算机组成与计算机实现之间的相互关系与相互影响。
计算机系统结构主要是指程序员关心的计算机概念结构与功能特性，而计算机组成原理则偏重从硬件角度关注物理机器的组织，更底层的器件技术和微组装技术则称为计算机实现。例如：确定指令集中是否有乘法指令属于计算机体系结构的内容，而乘法指令是由专门的乘法器实现还是用加法器实现则属于计算机组成原理的内容，乘法/加法器底层的物理器件类型及微组装技术则属于计算机实现的内容。
同一计算机制造商提供的不同系列的计算机通常采用不同的结构，而同系列的计算机则具有相同的结构和不同的组织，因此同一系列的不同型号计算机价格和性能特点也不相同。如某系列机都支持相同的指令系统，但其中的低档机可采用顺序方式对指令进行分析、处理，而高档机则可采用流水或其它并行处理方式；或某系列机都支持相同的数据形式（如16/32位的定点数、32/64/128位的浮点数），但其中的低档机可采用采用较窄的数据通路宽度（8位或16位），而高档机则可采用较宽的数据通路宽度（32位）。
另一方面，显然计算机现阶段能达到的实现技术会直接制约其可采用的系统结构和组成方法。
1.7 区分微处理器的关键特征是什么？
微处理器可通过以下两个基本特征来区分：
●字长：表示CPU一次传送或处理数据的最大二进制位数。通常与CPU的
数据总线宽度、寄存器宽度以及ALU宽度一致。
●主频：通常以MHz表示，决定CPU内的最小时钟速率，从而决定处理器
每秒可执行的指令数目。
1.8 某测试程序在一个40 MHz处理器上运行，其目标代码有100 000条指令，由如下各类指令及其时钟周期计数混合组成，试确定这个程序的有效CPI、MIPS的值和执行时间。
1.Cycles Per Instruction(CPI)
=(45000/100000)*1+(32000/100000)*2+(15000/100000)*2+(8000/100000)*2 =0.45*1+0.32*2+0.15*2+0.08*2=1.55
https://www.doczj.com/doc/9c15455972.html,lion Instructions Per Second(MIPS)
=40/1.55=25.8
3.执行时间T
=(100000*1.55)*(1/(40*106) )=15.5/4*10-3= 3.875*10-3 s= 3.875ms
1.9存储器分层结构是如何提高性能的？
常用的存储设备或技术有很多，通常来说速度越快则每位价格越高。因此现代计算机系统通常把不同容量、不同速度的存储设备按一定的层次结构组织起来，形成一个统一的存储系统，以解决存储容量、存取速度和价格之间的矛盾。
多层次存储系统要达到的目标是：整个存储系统速度接近M1（最靠近CPU的存储层）而价格和容量接近Mn（最远离CPU的存储层）。这就要求越靠近CPU的存储设备速度越快，当然每位价格也就越高，容量也就越小。由于绝大多数程序访问具有局部性原理，因此可以把近期CPU需要使用的程序和数据放在尽可能靠近CPU的存储器中。CPU访问存储器时，首先是访问M1，若M1“命中”则直接存取，若M1“失效”则将M2中包含所需数据的块或页调入M1；若在M2中也找不到，就访问M3，依此类推。这样CPU对存储器的大部分访问操作都可以针对速度较快的存储层完成，整个系统的性能也就得到了提高。
1.10 说明RISC架构与CISC架构之间的区别。
RISC,CISC的一些看法误区：
●RISC指令都是简单指令
LDREQ R0,[R1,R2,LSR #16]!指令的强大，一般的CISC处理器望尘莫及。RISC的“简单”是指指令集的执行时间、指令长度、指令格式整齐划一。
●CISC的复杂指令速度慢、执行效率很低
现代CISC处理器具有非常长的流水线（PIII采用了25级的流水线），执行速度快。但老的CPU执行速度可能较慢。
但RISC不管是老的CPU，还是新的CPU，指令执行时间都是相同的，不需要在对指令执行作出优化。
●RISC处理器比CISC处理器需要更多的寄存器
这不是一个需求问题，而是一个实现问题。所以有的CISC寄存器与RISC相当。一般情况RISC需要比较多的寄存器。
●RISC都有流水线
ARM2没有采用流水线。
“微处理器系统原理与嵌入式系统设计”第三章习题解答
3.1什么是冯·诺伊曼计算机结构？其运行的基本原理如何？
冯.诺依曼计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备构成，采用二进制表示信息，以存储器为中心，按存储程序原理工作。
存储程序原理指编好的程序首先放入存储器，开始工作后，由控制器自动、高速依次从存储器中取出指令并执行。
3.2. 微处理器的体系结构可以分为几种？试分别说明各种体系结构的优缺点。
3.3 高级编程语言、汇编语言以及机器语言之间有哪些不同？
机器语言是直接用二进制代码表达的计算机语言。指令用“0”和“1”组成，并分成若干段，各段的编码表示不同的含义。机器语言面向硬件，是唯一可以由硬件直接执行的语言。
汇编语言采用符号代替机器语言中的二进制码：用助记符(Mnemonic)代替操作码，用地址符号(Symbol)或标号(Label)代替地址码。汇编语言与机器语言一一对应，因此不具有移植性，但更易于读写和理解。汇编语言源程序需要汇编成机器语言才能交给硬件执行。
高级编程语言语法和结构更类似普通英文，且由于远离对硬件的直接操作，因此移植性较好。高级语言源程序需要编译（或解释）成机器语言才能交给硬件执行。
3.5 什么是计算功能指令、数据传输指令以及控制流程指令？
计算功能指令：对数据进行处理完成算术运算或逻辑运算等的指令。
数据传输指令：负责把数据、地址或立即数传送到寄存器、I/O 端口或存储单元中，或者反方向传送的指令。
控制流程指令：用来控制程序执行流程的指令，有测试、转移、跳转等子类。
3.6 解释跳转、分支、调用以及中断所需进行的操作。
跳转：根据“跳转”指令指计算目的地址，修改程序指针。
分支：根据“分支”指令判断执行条件，计算跳转地址，修改程序指针。
调用：保存断点，根据“调用”指令计算子程序入口地址，修改程序指针，执行完毕后恢复断点。
中断：保护断点及现场，查找中断向量表以确定中断程序入口地址，修改程序指针，执行完毕后恢复现场及断点。
3.7固定长度指令编码有什么优缺点？
可以简化硬件设计、减小指令译码的时间，但指令编码的效率不高，信息冗余度大，可扩展性差。
3.8 在处理器工作频率、CPI 和处理器性能方面，哪些因素会增加流水线深度？
时钟周期越小，则要求组合电路的延迟越小，流水线级数越多，但过多的流水线无助于处理器工作频率的提高。
CPI 越大，为了提高运算效率则流水级数需求越多。
处理器性能和流水线级数是一个动态平衡的关系，需要具体在设计流水线的同时考虑冲突。
3.9一个时钟频率为2.5 GHz 的非流水式处理器，其平均CPI 是4。此处理器的升级版本引入了5级流水。然而，由于如锁存延迟这样的流水线内部延迟，使新版处理器的时钟频率必须降低到2 GHz 。
(1) 对一典型程序，新版所实现的加速比是多少？ (2) 新、旧两版处理器的MIPS 各是多少？
（1）对于一个有N 条指令的程序来说：
非流水式处理器的总执行时间s N N T 9
90106.1)105.2/()4(-?=??= 5级流水处理器的总执行时间s N N T 9
9
110)4(2)102/()15(-?+=?-+= 加速比=
4
2.310+=
N N
T T ，N 很大时加速比≈3.2
（2）非流水式处理器CPI=4，则其执行速度=2500MHz/4=625MIPS。
5级流水处理器CPI=1，则其执行速度=2000 MHz /1=2000 MIPS。
3.10随机逻辑体系结构的处理器的特点是什么？详细说明各部件的作用。
随机逻辑的特点是指令集设计与硬件的逻辑设计紧密相关，通过针对特定指令集进行硬件的优化设计来得到逻辑门最小化的处理器，以此减小电路规模并降低制造费用。
主要部件包括：产生程序地址的程序计数器，存储指令的指令寄存器，解释指令的控制逻辑，存放数据的通用寄存器堆，以及执行指令的ALU等几个主要部分构成。
3.11分别详细说明采用可变时钟周期与多时钟周期改进随机逻辑体系结构的原理。
CPU内部时序信号的定时方式可以分成同步控制、异步控制、联合控制三种方式。
其中同步控制指在任何情况下，所有指令在执行时所需的机器周期数和时钟周期数都固定不变。同步控制的一种实现方式就是可变时钟周期，指CPU根据当前指令的操作特性调整时钟周期，将大多数指令操作安排在一个较短的机器周期内完成，对某些复杂操作，则采取延长机器周期的办法来解决。
而异步控制的一种实现方式就是多时钟周期，指时钟周期不变，但CPU每条指令的执行周期可由多少不等的机器周期数组成。
3.12 什么是微代码体系结构？微指令的作用是什么？
在微码结构中，控制单元的输入和输出之间被视为一个内存系统。控制信号存放在一个微程序内存中，指令执行过程中的每一个时钟周期，处理器从微程序内存中读取一个控制字作为指令执行的控制信号并输出。
微指令只实现必要的基本操作，可以直接被硬件执行。通过编写由微指令构成的微代码，可以实现复杂的指令功能。微指令使处理器硬件设计与指令集设计相分离，有助于指令集的修改与升级，并有助于实现复杂的指令。
3.13微码体系结构与随机逻辑体系结构有什么区别？
（1）指令集的改变导致不同的硬件设计开销。
在设计随机逻辑结构时，指令集和硬件必须同步设计和优化，因此设计随机逻辑的结构比设计微码结构复杂得多，而且硬件和指令集二者中任意一个变化，就会导致另外一个变化。
在微码结构中，指令设计通过为微码ROM编写微码程序来实现的，指令集的设计并不直接影响现有的硬件设计。因此，一旦修改了指令集，并不需要重新设计新的硬件。（2）从性能上比较
随机逻辑在指令集和硬件设计上都进行了优化，因此在二者采用相同指令集时随机逻辑结构要更快一些。但微码结构可以实现更复杂指令集，因此可以用较少的指令完成复杂的功能，尤其在存储器速度受限时，微码结构性能更优。
3.14说明流水线体系结构中的4个阶段的操作。能否把流水线结构分为5阶段？如果可能，试给出你的方案。
流水线若分为四个阶段应包括：取指，译码，执行，数据回写
流水线若分为五个阶段应包括：取指，译码，执行，存储器操作，数据回写
3.15 什么是超标量体系结构？
超标量是通过内置多条流水线或多个流水部件以实现多条指令的同时执行，其实质是以空间换取时间。
而超流水线是通过细化流水、提高主频，使得在一个机器周期内完成一步甚至多步操作，其实质是以时间换取空间。
3.16 指令的乱序执行可以带来什么好处？
通过将指令执行顺序重新排序，让满足执行条件的指令尽早地执行，从而提高处理器性能。
指令的乱序执行可以减少流水线冲突，减轻流水操作时由于数据等待、控制等待、资源冲突等中断时，其他无关指令也必须等待的问题，从而提高了流水线的效率。
3.17 讨论：假设处理器速度和主存储器时延之间的差距不断增大，计算机性能是否可能决定于存储器访问时间？在这种情况下，哪些微处理器架构特性会提高处理器性能？哪些不会？如果计算机具有一个比现在快100倍的处理器，但是存储器速度仅仅是现在存储器的两倍，这样的计算机和当前计算机在设计方法上有什么区别？
可能。
如果出现这种情况，采用微码结构、流水线结构以及超标量结构（一次取多条指令）都可以提高处理器性能，尤其是微码结构。而随机逻辑结构则不合适。
如果出现一个比现在速度快100倍的处理器，而存储器速度仅快两倍，则设计计算机体系结构时首先应该考虑如何尽量减少访问存储器的次数。
“微处理器系统原理与嵌入式系统设计”第四章习题解答
4.1地址映像方法有哪几种？它们各有什么优缺点？
（1）内存地址映射指内存虚拟地址空间到物理地址空间的转换。
分页技术：特点是页的大小固定；优点是程序不必连续存放，因此没有外碎片（每个内碎片不超过页大小）；缺点是增加了硬件成本（如需要地址变换机构）和系统开销（如需要好的调页算法）。
分段技术：特点是段的大小可变；优点是每个段按内容独立，因此可以分别编写和编译，可以针对不同类型的段采取不同的保护，可以按段为单位来进行共享（包括通过动态链接进行代码共享）；缺点是会导致碎片。
（2）I/O地址映射指系统中I/O端口的编址方式。
独立编址技术：优点是系统中存储单元和I/O端口的数量可达到最大；缺点是需专门信号来指示系统地址线上出现的是存储单元地址还是端口地址，I/O指令的功能比较弱。
存储器映像编址技术：优点是对端口操作和存储器单元操作完全一样，因此系统简单，并且对端口操作的指令比较多；缺点是CPU对存储单元和I/O单口的实际寻址空间都小于其最大寻址空间。
4.2 EPROM存储器芯片在没有写入信息时，各个单元的内容是什么？某SRAM单元中存放有一个数据（如5AH），CPU将它读取后，该单元的内容是什么？
EPROM存储器芯片在没有写入信息时，各个单元的内容均为全“1”。
SRAM为非破坏性读出，因此该单元的内容在读取后保持不变。
4.4下列ROM芯片各需要多少个地址输入端？多少个数据输出端？
(1) 16×4位(2) 32×8位(3) 256×4位(4) 512×8位
（1）16×4位=24*4bit，因此有4个地址输入端和4个数据输出端。
（2）32×8位=25*4bit，因此有5个地址输入端，8个数据输出端。
（3）256×4=28*4bit，因此有8个地址输入端，4个数据输出端。
（4）512×8=29*4bit，因此有9个地址输入端，8个数据输出端。
4.7某计算机系统中ROM为6K，最后一个单元的地址为9BFFH，RAM为3K。已知其地址为连续的，且ROM在前，RAM在后，求该存储器的首地址和末地址。
该存储器的首地址（第一个ROM单元地址）为：9BFFH-6K+1=9C00H-1800H=8400H 该存储器末地址（最后一个RAM单元地址）为：9BFFH+3K==9BFFH+0C00H=0A7FFH
4.8若某系统有16条地址线，现用SRAM 2114(1K×4)存储芯片组成存储系统，试问采用线选译码时，系统的存储容量最大为多少？需要多少个2114存储芯片？
每片2114需要10条地址线，剩余6条地址线进行线选译码最多可以区分6组12个芯片。这时系统的存储容量最大为（1K*4bit）*2片/组*6组=6KB。
4.10设有一个具有24位地址和8位字长的存储器，问：
(1) 该存储器能够存储多少字节的信息？
(2) 如果该存储器由4 M×1位的RAM 芯片组成，需要多少片？ (3) 在此条件下，若数据总线为8位，需要多少位地址线用于芯片选择？
（1）该存储器的存储容量=224 =16M 字节 （2）需要4M*1的芯片数目：
321
48
16=??M M 片
（3）用于片内字选的地址线应满足：222 =4M ，即字选需要22根地址线，片选需要2根地址线。
4.13试为某8位计算机系统设计一个具有8KB ROM 和40KB RAM 的存储器。要求ROM 用EPROM 芯片2732组成，从0000H 地址开始；RAM 用S RAM 芯片6264组成，从4000H 地址开始。
查阅资料可知，2732容量为4K ×8(字选线12根)，6264容量为8K ×8(字选线13根)，因此本系统中所需芯片数目及各芯片地址范围应如下表所示：
硬件连线方式之一如下图所示：
说明：
①8位微机系统地址线一般为16位。采用全译码方式时，系统的A 0～A 12直接与6264的13根地址线相连，系统的A 0～A 11直接与2732的12根地址线相连。片选信号由74LS138译码器产生，系统的A 15～A 13作为译码器的输入。
②各芯片的数据总线（D 0~D 7）直接与系统的数据总线相连。
③各芯片的控制信号线（RD 、WR ）直接与系统的控制信号线相连。
4.18某计算机系统有8个I/O 接口芯片，每个接口芯片占用8个端口地址。若起始地址为9000H ，8个接口芯片的地址连续分布，用74LS138作为译码器，试画出端口译码电路图，并说明每个芯片的端口地址范围。
… … A7 A6
4.19试完成下面的RAM 系统扩充图。假设系统已占用0000~ 27FFH 段内存地址空间，并拟将后面的连续地址空间分配给该扩充RAM 。
4.22假设一台打印机的数据输出I/O 端口地址为378H ，状态端口地址为379H ，状态字节的D0位为状态位(D0 = 0，表示打印数据缓冲区空，CPU 可以向它输出新数据；D0 = 1，表示打印数据缓冲区满)。试用查询方式从内存中以BUF 为首址的单元处开始，将连续1 KB 的数据传送给打印机，每次传送一个字节。给出接口的硬件结构，说明数据交换流程。
A11
A12 A13 A14 A15
（1）初始化内存指针为BUF；
（2）CPU从379H端口读入状态字，并判断D0位（Busy），若D0=1则重复（1）；
（3）若D0=0则CPU向378H数据端口写数据，同时Busy会变为高电平，并通知外设数据已经准备好；
（4）外设在适当时候取走数据，并发送/ACK信号将D触发器清零，使Busy=0，准备下一次数据传送；
（5）修改内存指针（加1），重复（2）至（5）1000次；
4.23试用无条件传输方式完成下列功能：将首地址为40000H的内存单元中1K个字数据从端口Output处输出，然后从端口Input处输入2KB数据到首地址为50000H的内存单元中。给出接口的硬件结构，说明数据交换流程。
（1）初始化内存指针为40000H；
（2）CPU取一个字节数据输出到Output端口，并修改内存指针（加1）；
（3）重复（2）2000次，完成2K个字节的传送；
（4）初始化内存指针为50000H；；
（5）CPU从Input端口读入一个字节数据写入内存单元，并修改内存指针（加1）；
（6）重复（5）2000次，完成2K个字节的传送；
4.28在某系统中，要求采用中断方式把一个长100字节的数据块从首址为A REA 的存储区传送到端口地址为37FH 的接口上，每次中断只传送一个字节。试给出数据交换流程。
主程序：
（1） 初始化内存指针为AREA （全局变量）； （2） 初始化传送次数为100（全局变量）； （3） 允许传送中断；
（4） 启动传送：从内存取一个字节输出到37FH 端口，并修改内存指针（加1）； （5） 等待中断或处理其他事情； 中断服务程序：
（1） 修改传送次数（减1），并判断是否为0，若为0，退出中断，结束传送； （2） 若未传送完，则修改内存指针（加1）； （3） 从内存取一个字节输出到37FH 端口； （4） 返回；
4.31用8255A 作为CPU 与打印机的接口，8255A 的A 端口工作于方式0输出；C 端口工作于方式0。8255A 与打印机及CPU 的连线如下图所示。试给出查询方式下将100个数据送打印机打印的数据交换流程。
（1） CPU 读C 口并判断PC0（BUSY ）电平，若PC0（BUSY ）=1，则重复（1）； （2） 若PC0（BUSY ）=0，表示打印机空闲，CPU 即可向A 口输出一个数据； （3） CPU 写C 口令PC6=0（延时后再令PC6=1），通知打印机数据已准备好；
AB
（4） 打印机取走数据后令BUSY=0； （5） 重复（1）~（4）100次；
4.39若某8位A/D 转换器的满度输入电压为10 V ，则其量化误差为多少？
V 0196.01
210
218=-
5.1
ARM 支持7种运行模式： 1） 用户模式 2） 快速中断模式 3） 外部中断模式 4） 管理模式 5） 终止模式 6） 未定义模式 7） 系统模式
运行模式的切换由
CPSR 低8位中M4～M0控制位决定（1）10000 （2）10001（3）10010（4）10011（5）10111（6）11011（7）11111 5.4
1） ARM 状态：处理器执行32位字时齐的ARM 指令
2） Thumb 状态：处理器执行16位的，半字对齐的Thumb 指令 切换：
进入Thumb ：1.当操作数寄存器的状态位（最低位）为1时执行BX 指令 2.当在Thumb 发生异常，在异常处理后自动返回Thumb 进入ARM ：1.当操作数寄存器的状态位为0时，执行BX 指令 2.当进行异常处理时，把程序计数器的PC 的值放入异常模式链接寄存器中，从
异常向量地址开始执行程序，自动进入ARM 状态
5.7
1） 寄存器寻址
2） 寄存器寻址，立即寻址
3） 寄存器寻址，寄存器间接寻址 4） 寄存器寻址，基址变址寻址 5） 多寄存器寻址（堆栈寻址）
6） 寄存器寻址，寄存器寻址，寄存器移位寻址 7） 多寄存器寻址 8） 相对寻址 5.9
1） 改为ADD R1, R2,#4 2） 对
3） 不用“！”
4） 立即数 #02F100不符合规定
5）
6）目的寄存器R2存放不能与操作数寄存器相同
7）不能将立即数直接给CPSR
8）正确
5.10
1）比较R0与R1中的值，更新标志位，无符号数R0>无符号数R1，C置位，Z清零，R1←R1+1 2）比较R1与R2中的值，更新标志位，若N置位，即（R1）<(R2)，则R2←R2-0x08
“微处理器系统原理与嵌入式系统设计”第六章习题解答
6.3试用汇编代码完成如下C语言代码完成的功能。
int gcd(int a, int b)
{while (a != b)
if (a > b)
a = a-b;
else
b = b-a;
return a;
}
AREA Sub1,CODE,READONL Y
EXPORT Sub1
CMP R0, R1 ；（R0）=a，（R1）=b
MOVEQ PC，LR ；相等则返回
SUBGT R0, R0, R1 ；带符号数大于条件码为GT，无符号数为HI
SUBLT R1, R1, R0 ；带符号数小于条件码为LT，无符号数为LO
LDR R2，=a ；R2指向a
STR R0，[R2] ；更新变量a
MOV PC，LR ；返回
END
6.4 宏的定义如下面的代码所示：
MICRO
$aa example $bb, $cc, $dd
$aa CMP $cc, #0
B$dd $bb
MEND
若在汇编程序中需要调用上面定义的宏example，则其程序代码如下。试写出下面程序被汇编后，宏展开后的结果。
lable example next, R3, NE
…
next
…
宏展开后的代码为：
label
CMP R3 , #0
BNE next
6.6编写一个程序段，判断寄存器R5中数据是否为12, 18, 22, 29, 45或67，如果是则将R0中数据加1，否则将R0设置为0xF，并把这个程序段定义成一个代码段。
AREA Comp，CODE，READONL Y
ENTRY
LDR R0，=dat ；寄存器R0指向DataT表中的数据列表dat
MOV R1,#6 ；dat表中的数据个数
MOV R2,#0 ；标志寄存器（R2）=0则R5中数据不在dat表中
SUB R0,R0,#4 ；调整比较指针
Loop
SUB R1,R1,#1 ；调整比较次数
BEQ Handle
CMP R5，[R0,#4]！
BNE Loop
MOVEQ R2，#1
Handle
CMP R2，#0
ADDNE R0, R0, #1
MOVEQ R0，#0xF
Stop
……
AREA DataT，DATA，READWRITE
dat DCD 12，18，22，29，45，67 ；需要比较的数据列表END
6.8 试编写一个循环程序，实现从0开始10个偶数的累加。
AREA Foud，CODE，READONL Y
ENTRY
MOV R0，#0 ；存放累加和
MOV R1，#0 ；存放加数
MOV R2，#9 ；累加次数
Loop
ADD R1,R1,#2
ADD R0,R0,R1
SUB R1,R1,#1 ；调整累加次数
BNE Loop
Stop
……
END
6.12 试把如下C函数改写成汇编语言函数。
(1) int SubXY(int x, int y)
{
return x-y;
}
(2) void SubXY(int x, int y, int z)
{
z = x-y;
}
（1）
AREA SubXY ,CODE,READONL Y
EXPORT SubXY
SUB R0，R0，R1 ；结果通过R0返回
MOV PC，LR ；返回
END
（2）
AREA SubXY ,CODE,READONL Y
EXPORT SubXY
SUB R2，R0，R1
LDR R3，=z ；R3执行变量z
STR R2，[R3] ；更新变量z
MOV PC，LR ；返回
END
6.14 把如下汇编语言函数改写成C函数。
CMP R0, #1
CMPNE R1, #1
ADDEQ R2, R3, R4
void mydo(int a, int b, int c, int d, int e) ；(R0)=a,(R1)=b,(R2)=c, (R3)=d, (R4)=e, {
if (a!=1)
if (b= =1)
c=d+e;
}
6.15 阅读程序，说明如下程序完成的功能。
llsearch
CMP R0, #0
LDRNEB R2, [R0]
CMPNE R1, R2
LDRNE R0, [R0, #4]
BNE llsearch
MOV PC, LR
若R0≠0，则将R0指向的字节数据读入R2；
若R0≠0且R1≠R2，则将R0+4指向的双字数据存入R0中；
循环，直至R0=R2退出子程序。
6.16 阅读程序，说明如下程序完成的功能。
strcmp
LDRB R2, [R0], #1
LDRB R3, [R1], #1
CMP R2, #0
CMPNE R3, #0
BEQ return
CMP R2, R3
BEQ strcmp
return
SUB R0, R2, R3
MOV PC, LR
R0指向数据串S1（的前一个字节单元），R1指向数据串S2（的前一个字节单元）；
依次比较字符串S1、S2中的字符，直至任一字符串结束；
将S1,S2第一个不同字符（或最后一个字符）的差存入R0并返回；
6.17 阅读程序，说明如下程序完成的功能。
CMP R0, #maxindex
LDRLO PC, [PC, R0, LSL #2]
B IndexOutOfRange
DCD Handler0
DCD Handler1
DCD Handler2
DCD Handler3
…
实现子程序散转：若R0在有效范围内（小于#maxindex）则跳转到Hander0～3所指的子程序之一。
6.18 阅读程序，说明如下程序完成的功能。
loop
LDMIA R12!, (R0-R11)
STMIA R13!, (R0-R11)
CMP R12, R14
BLO loop
将R12开始向大地址方向所指的12个数据压入向上生成的堆栈（R13开始向大地址方向所指的12个单元）中；
比较R12和R14的值，若R12小于R14则循环，否则退出程序；
6.19 分别编写一个主程序和子程序，实现主程序对子程序的调用。要求子程序完成两个数的加法运算功能；主程序完成对变量的初始化赋值后调用子程序，实现两个数的加法运算。按照如下两种方式来完成程序设计。
(1) 主程序采用C语言程序，子程序采用汇编语言程序设计；
(2) 主程序采用汇编语言程序，子程序采用C语言程序设计。
(1)
extern int myadd(int a , int b)
int main()
{ int a=1,b=2,c;
c=myadd(a,b);
}
AREA myadd , CODE , READONL Y
EXPORT myadd
myadd
ADD R0,R0,R1
MOV PC,LR
END
(2)
IMPROT myadd
AERA Example, CODE, READONL Y
ENTRY
MOV R0, #1
MOV R1,#2
BL myadd
MOV R3,R0
END
int myadd(int a, int b)
{return(a+b);}
“微处理器系统原理与嵌入式系统设计”第七章习题解答
7.3 试通过查阅相关资料比较通过TCM接口和AHB接口访问存储器的异同。
(1)紧耦合存储器（TCM）接口，使存储器以完全的处理器速度运转，可直接连接在内核上，而使用AHB接口进行访问，存储器只能以AMBA总线的速度运转，与内核的耦合紧密程度相对较低
一、单项选择题 1、下面关于哈佛结构描述正确的是（A ）。 A、程序存储空间与数据存储空间分离 B、存储空间与IO空间分离 C、程序存储空间与数据存储空间合并 D、存储空间与IO空间合并 2、下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（A ）。 A、用户模式 B、管理模式 C、软中断模式 D、FIQ模式 3、ARM9TDMI的工作状态包括（ D ）。 A、测试状态和运行状态 B、挂起状态和就绪状态 C、就绪状态和运行状态 D、ARM状态和Thumb状态 4、指令“LDMIA R0!, {R1, R2, R3, R4}”的寻址方式为（ C ）。 A、立即寻址 B、寄存器间接寻址 C、多寄存器寻址 D、堆栈寻址 5、对寄存器R1的内容乘以4的正确指令是( C )。 A、LSR R1，#2 B、LSL R1，#2 C、MOV R1，R1, LSL #2 D、MOV R1，R1, LSR #2 6、下面指令执行后，改变R1寄存器内容的指令是( D )。 A、TST R1，#2 B、ORR R1，R1,R1 C、CMP R1，#2 D、EOR R1，R1,R1 7、下面哪一种功能单元不属于I/O接口电路。（ D ） A、USB控制器 B、UART控制器 C、以太网控制器 D、LED 8、下面哪个操作系统是嵌入式操作系统。（B ） A、Red-hat Linux B、μCLinux C、Ubuntu Linux D、SUSE Linux 9、使用Host-Target联合开发嵌入式应用，（ B ）不是必须的。 A、宿主机 B、银河麒麟操作系统 C、目标机 D、交叉编译器 10、下面哪个系统不属于嵌入式系统（ D ）。 A、MP3播放器 B、GPS接收机 C、“银河玉衡”核心路由器 D、“天河一号”计算机系统
学习中心/函授站_ 姓名学号 西安电子科技大学网络与继续教育学 院 2014学年下学期 《嵌入式系统》期末考试试题 （综合大作业） 题号一二三四五总分 题分2010302020 得分 考试说明： 1、大作业于2014年12月25日下发，2015年1月10日交回； 2、考试必须独立完成，如发现抄袭、雷同均按零分计； 3、答案须手写完成，要求字迹工整、卷面干净。 一、问题简述（每小题4分，共20分） 1、简述嵌入式系统的定义和组成结构。 答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并软硬件可剪裁、功能、 ,可靠性、体积、重量、成本、功耗、成本、安装方式等方面符合要求的专用计算机系统。 嵌入式系统一般由嵌入式微处理器、存储与I/O部分、外设与执行部分、嵌入式软件等四个部分组成。 2、简单说明ARM微处理器的特点。 答：(1) 体积小、低功耗、低成本、高性能。 (2) 支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集，能很好地兼 容8位/16位器件。
(3) 大量使用寄存器，指令执行速度更快。 (4) 大多数数据操作都在寄存器中完成，通过Load/Store结 构在内存和寄存器之间批量传递数据。 (5) 寻址方式灵活简单，执行效率高。 (6) 指令长度固定。 3、简述嵌入式系统产品的设计和开发过程。 答：①在嵌入式系统的开发过程中，一般采用的方法是首先在通用PC机上的集成开发环境中编程；②然后通过交叉编译和链接，将程序转换成目标平台(嵌入式系统)可以运行的二进制代码；③接着通过嵌入式调试系统调试正确；④最后将程序下载到目标平台上运行。 要强调，选择合适的开发工具和调试工具，对整个嵌入式系统的开发都非常重要。 4、简述嵌入式系统设计中要考虑的因素。 答：在嵌入式系统的开发过程中，要考虑到实时性、可靠性、稳 定性、可维护性、可升级、可配置、易于操作、接口规范、抗干 扰、物理尺寸、重量、功耗、成本、开发周期等多种因素。 5、什么是BootLoader，了解其在嵌入式系统中作用。 答：就是启动载入或引导加载又叫自举装载。由于系统加电后需 要首先运行BootLoader这段程序，因此它需要放在系统加电后 最先取指令的地址上。嵌入式处理器的生产厂商都为其处理器预 先安排了一个在系统加电或复位后最先取指令的地址。 二、名词解释（每小题2分，共10分） 1、DSP(Digital Signal Processor)，数字信号处理器，一种特别用于快速处理数字信号的微处理器。DSP处理器对系统结构和指令进行了特殊设计，使其适合于执行DSP算法，编译效率较高，指令执行速度也较高。 2、RTOS Real Time Operating System. 译为实时操作系统。实时系统是指一个能够在指定的或者确定的时间内，实现系统功能和对外部或内部、同步或异步事件作出响应的系统。 3、BSP设计板级支持包（BSP）的目的主要是为驱动程序提供访问硬件设备寄存器的函数包，从而实现对操作系统的支持。类似于PC机上的BIOS，是一个承上启下的软件层次。由嵌入OS和用户开发相结合取得。BSP一般是在嵌入式系统上固化存放。 4、总线竞争就是在同一总线上，同一时刻，有两个以上器件要通
1．下面哪一种工作模式不属于ARM特权模式（A）。 A．用户模式B．系统模式C．软中断模式D．FIQ模式 2．ARM7TDMI的工作状态包括（ D ）。 A．测试状态和运行状态B．挂起状态和就绪状态 C．就绪状态和运行状态D．ARM状态和Thumb状态 3．下面哪个Linux操作系统是嵌入式操作系统（ B ）。 A．Red-hat Linux B．uclinux C．Ubuntu Linux D．SUSE Linux 4．使用Host-Target联合开发嵌入式应用，（ B ）不是必须的。 A．宿主机B．银河麒麟操作系统 C．目标机D．交叉编译器 5．下面哪个不属于Linux下的一个进程在内存里的三部分的数据之一（A）。 A．寄存器段B．代码段 C．堆栈段D．数据段 选择题（共5小题，每题2分，共10分） 1．下面哪个系统属于嵌入式系统（ D ）。 A．“天河一号”计算机系统B．IBMX200笔记本电脑 C．联想S10上网本D．Iphone手机 2．在Makefile中的命令必须要以（A）键开始。 A．Tab键B．#号键 C．空格键D．&键 3．Linux支持多种文件系统，下面哪种不属于Linux的文件系统格式（ B ）。 A．Ext B．FA T32 C．NFS D．Ext3 4．下面哪种不属于VI三种工作模式之一（ D ）。 A．命令行模式B．插入模式 C．底行模式D．工作模式 5．下面哪一项不属于Linux内核的配置系统的三个组成部分之一（ C ）。 A．Makefile B．配置文件（config.in） C．make menuconfig D．配置工具 1．人们生活中常用的嵌入式设备有哪些？列举4个以上(1) 手机，(2) 机顶盒，(3) MP3，(4) GPS。（交换机、打印机、投影仪、无线路由器、车载媒体、PDA、GPS、智能家电等等。） 2．ARM9处理器使用了五级流水线，五级流水具体指哪五级：(5) 取指，(6) 译码，(7) 执行，(8) 缓冲/数据，(9) 回写。 3．在Makefile中的命令必须要以(10) Tab 键开始。 4．Linux支持多种文件系统，主要包括哪些（写出其中4中就行）(11) Ext，(12) VFA T，(13) JFS，(14) NFS。（JFS、ReiserFS、Ext、Ext2、Ext3、ISO9660、XFS、Minx、MSDOS、UMSDOS、VFAT、NTFS、HPFS、NFS、SMB、SysV、PROC等） 5．VI的工作模式有哪三种：(15) 命令行模式，(16) 插入模式，(17) 底行模式。
《嵌入式系统》试题 闭卷答题时间:30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（）、存储器、输入/输出和软件，一般软件亦分为操作系统相关和（）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，（），（）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（）、进程间通信、（）、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（）和分时操作系统，其中实时系统亦可分为（）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（），内核的基本服务是（）。 6、嵌入式开发一般采用（）方式，其中宿主机一般是指（）。 7、哈佛体系结构数据空间和地址空间（），ARM7TDMI采用（）的内核架构,ARM920T采用（）的内核架构。 采用（）级流水线结构，ARM920TDMI采用（）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（）操作系统，VxWorks属于（）操作系统。 10、ARM7TDMI中，T表示支持16位Thumb指令集，D表示（），M表示内嵌乘法器Multiplier，I表示（），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。（） (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。（） (A)DOS （B）unix (C)Windowsxp （D）linux 3、下面哪个选项不是SUB设备的特点。（） (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。（） (A)Symbian （B）WinCE (C)uc/os （D）linux 5、以下哪项关于SRAM和DRAM的区别是不对。（） (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。（） (A)运行（B）挂起 (C)退出（D）休眠 7、0x07&0x11的运算结果是。（） (A)0x01 （B）0x11 (C)0x17 （D）0x07 8、以下哪种方式不是uc/os操作系统中任务之间通信方式。（） (A)信号量（B）消息队列 (C)邮件（D）邮箱 9、以下哪种方式不是文件系统的格式。（） (A)FAT （B）DOS (C)NTFS （D）Ext 10、在将uc/os操作系统移植到ARM处理器上时，以下哪些文件不需要修改。（） (A) （B） (C) （D）OSTaskInit 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。（） 2、冯诺依曼体系将被哈佛总线所取代。（） 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、的最大通信速率为12M/S。（） 简答题：共2小题，每小题10分，满分20分。 1、根据嵌入式系统的特点，写出嵌入式系统的定义。 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。
《嵌入式微处理器系统》专题读书报告 姓名：全妤
1、引言 随着医疗电子、智能家居、物流管理和电力控制等方面的不断风靡，嵌入式系统利用自身积累的底蕴经验，重视和把握这个机会，想办法在已经成熟的平台和产品基础上与应用传感单元的结合，扩展物联和感知的支持能力，发掘某种领域物联网应用。作为物联网重要技术组成的嵌入式系统，嵌入式系统的视角有助于深刻地、全面地理解物联网的本质。 2、嵌入式系统的概念 嵌入式系统被定义为以应用为中心、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。 2.1嵌入式系统的组成 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。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。 2.1.1 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。 1）嵌入式微处理器 嵌入式系统硬件层的核心是嵌入式微处理器，嵌入式微处理器与通用CPU最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中，它将通用CPU许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性。 2）存储器 嵌入式系统需要存储器来存放和执行代码。嵌入式系统的存储器包含Cache、主存和辅助存储器。 3）通用设备接口和I/O接口 嵌入式系统和外界交互需要一定形式的通用设备接口，如A/D、D/A、I/O等，外设通过和片外其他设备的或传感器的连接来实现微处理器的输入/输出功能。每个外设通常都只有单一的功能，它可以在芯片外也可以内置芯片中。外设的种类很多，可从一个简单的串行通信设备到非常复杂的802.11无线设备。
《嵌入式系统》课程试卷 考试时间：__120___分钟开课学院___计算机___ 任课教师____________ 姓名______________ 学号_____________班级_______________ 一．单项选择题（2 × 20）： 1下面不属于Xscale微架构处理器的主要特征有：( ) A.采用了7级超级流水线、动态跳转预测和转移目标缓冲器BTB技术（Branch Target Buffer）。 B.支持多媒体处理技术、新增乘/累加器MAC、40位累加器、兼容ARM V5TE 指令和特定DSP型协处理器CP0。 C.采用了32KB的指令Cache。 D.采用了64KB的数据Cache。 2以下不属于XScale超级流水线的流水级是( ) A.寄存器文件/移位级（FR） B.写回级(XWB) C.寄存器读取级 D.和执行级二(X2) 3 目前嵌入式系统领域中使用最广泛、市场占有率最高的实时系统是：（） A. Symbian B. Windows CE C. VxWorks D. QNX 4 下面那句话的描述是不正确的？( ) A.在一个基于XScale内核的嵌入式系统中，系统在上电或复位时通常都从
地址0x00000000 处开始执行 B.引导装载程序通常是在硬件上执行的第一段代码，包括固化在固件中的 引导代码（可选）和Boot Loader两大部分。 C.在嵌入式系统中，Boot Loader不依赖于硬件实现。 D.Boot Loader就是在操作系统内核运行之前运行的一段小程序。 5 通常情况下，目标机上的Boot Loader通过串口与主机之间进行文件传输,下面不属于通常使用的传输协议的是：( ) A.modem协议 B.xmodem协议 C.ymodem协议 D.zmodem协议 6 Make预置了一些内部宏，其中$@表示：（） A.没有扩展名的当前目标文件 B.当前目标文件 C.当前目标文件最近更新的文件名 D.当前目标文件最近更新的文件名 7 在Default kernel command string “root=1f03 rw console=ttyS0,115200 init=/linuxrc”中，代表根文件系统(“/”) 的设备文件主号码是什么？( ) A.1f B.03 C.ttyS0 D.115200 8 用命令dd if=/dev/zero of=ramdisk_img bs=1k count=8192创建的ramdisk_img 其空间大小为多少？( ) A.8M bit
“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“·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、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。）
嵌入式系统试卷及答案
2014年上学期11级计算机专业嵌入式系统期末试卷 专业班级学号姓名___ _____ 考试时间120分钟考试方式闭卷考试成绩__________ _ 题号一二三四五六 得分 一、选择题（本大题共10个小题，每小题1分，共10分） 1、和PC机系统相比，下列哪点不是嵌入式系统所特有的：（ C） A、系统内核小 B、专用性强 C、可执行多任务 D、系统精简 2、ADD R0，R1，#3属于（ A）寻址方式。 A、立即寻址 B、多寄存器寻址 C、寄存器直接寻址 D、相对寻址 3、GET伪指令的含义是：（A） A、包含一个外部文件 B、定义程序的入口 C、定义一个宏 D、声明一个变量 4、μCOS-II操作系统不属于：（C） A、RTOS B、占先式实时操作系统 C、非占先式实时操作系统 D、嵌入式实时操作系统 5、FIQ中断的入口地址是：（A） A、0x0000001C B、0x00000008 C、0x00000018 D、0x00000014 6、ARM指令集和Thumb指令集分别是（D）位的。 A、8位，16位 B、16位，32位 C、16位，16位 D、32位，16位 7、BL和BX的指令的区别是（ D ） A、BL是跳转并切换状态；BX带返回的跳转并切换状态。 B、BL是带返回的连接跳转；BX带返回的跳转并切换状态。 C、BL是跳转并切换状态；BX是带返回的连接跳转。 D、BL是带返回的连接跳转；BX是跳转并切换状态。 8、Boot Loader 的启动过程是( A ) A.单阶段 B. 多阶段 C.单阶段和多阶段都有 D.都不是 9、以下说法不正确的是（ B ） A 、任务可以有类型说明 B 、任务可以返回一个数值 C 、任务可以有形参变量 D 、任务是一个无限循环 10、若已定义的函数有返回值，则以下关于该函数调用叙述中错误的是（D） A、函数调用可以作为独立的语句存在
《嵌入式开发》期中试卷 试卷适用范围：2011级计算机科学与技术（本）1、2班 一、填空题（每空1分，共46分） 习题 1 1．填空题 （1）嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，软、硬件可裁剪，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面有特殊要求的专用计算机系统。 （2）嵌入到对象体系中的专用计算机系统。嵌入性、专用性与计算机系统是嵌入式系统的三个基本要素。对象系统是指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。 （3）嵌入式系统按形态可分为设备级（工控机）、板级（单板、模块）、芯片级（MCU、SOC）。 （4）嵌入式系统由硬件和软件两大部分组成，硬件一般由高性能微处理器和外围接口电路组成，软件一般由操作系统和应用程序构成，软件和硬件之间由所谓的中间层（BSP层，板级支持包）连接。 （5）嵌入式系统从组织层次上看，嵌入式系统一般由硬件层、中间层、软件层和功能层组成。 （6）在专用的嵌入式板子上面运行GNU/Linux系统已经变得越来越流行。一个嵌入式Linux系统从软件的角度看通常可以分为四个层次：引导加载程序、 Linux内核、文件系统、用户应用程序。 （7）嵌入式系统硬件的核心部件是各种类型的嵌入式处理器。 （8）嵌入式系统的核心部件是嵌入式处理器，一般把嵌入式处理器分成4类，即微处理器、微控制器、数字信号处理器、和嵌入式片上系统。 （9）ARM公司首创了 chipless 的生产模式，专门从事基于RISC技术芯片的设计开发，公司本身并不生产芯片，而是设计出高效的IP内核，授权给半导体公司使用。 （10）ARM7TDMI中，T表示支持Thump指令集。D表示支持片上调试（Debug）。M表示内嵌硬件乘法器（Multiplier）。I表示支持片上断点和调试点。 （11）ARM9系列微处理器包含ARM920T、ARM922T和ARM940T三种类型，以适用于不同的应用场合。 （12）ARM微处理器有两种工作状态：Thump状态、ARM状态。 （13）通用寄存器分为三类：未分组寄存器、分组寄存器、程序计数器（PC）。 （14）异常是由内/外部源引起的需要处理器干预的一个事件。 （15）精简指令集计算机RISC（Reduced Instruction Set Computer）和复杂指令集计算机CISC 是当前CPU的两种架构。 （16）ARM微处理器的在较新的体系结构中支持两种指令集： ARM指令集、Thump指令集。 （17）MMU的作用有两个：将虚拟地址转化为物理地址、对存储器访问的
第一章 1.简述嵌入式的定义 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。 2.举例说明嵌入式系统的“嵌入性”、“专用性”、“计算机系统”的基本特征。 按照嵌入式系统的定义，嵌入式系统有3个基本特点，即“嵌入性”、“专用性”与“计算机”。 “嵌入性”由早期微型机时代的嵌入式计算机应用而来，专指计算机嵌入到对象体系中，实现对象体系的智能控制。当嵌入式系统变成一个独立应用产品时，可将嵌入性理解为内部嵌有微处理器或计算机。 “计算机”是对象系统智能化控制的根本保证。随着单片机向MCU、SoC发展，片内计算机外围电路、接口电路、控制单元日益增多，“专用计算机系统”演变成为“内含微处理器”的现代电子系统。与传统的电子系统相比较，现代电子系统由于内含微处理器，能实现对象系统的计算机智能化控制能力。 “专用性”是指在满足对象控制要求及环境要求下的软 硬件裁剪性。嵌入式系统的软、硬件配置必须依据嵌入对象
的要求，设计成专用的嵌入式应用系统。 3. 简述嵌入式系统发展各阶段的特点。 （1）无操作系统阶段：使用简便、价格低廉；（2）简单操作系统阶段：初步具有了一定的兼容性和扩展性，内核精巧且效率高，大大缩短了开发周期，提高了开发效率。 （3）实时操作系统阶段：系统能够运行在各种不同类型的微处理器上，具备了文件和目录管理、设备管理、多任务、网络、图形用户界面Graphic User Interface，GUI）等功能，并提供了大量的应用程序接口Application Programming Interface，API），从而使应用软件的开发变得更加简单。（4）面向Internet阶段：进入21世纪，Internet技术与信息家电、工业控制技术等的结合日益紧密，嵌入式技术与Internet技术的结合正在推动着嵌入式系统的飞速发展 4.简述嵌入式系统的发展趋势。 （1）新的微处理器层出不穷，精简系统内核，优化关键算法，降低功耗和软硬件成本。（2）Linux、Windows CE、Palm OS等嵌入式操作系统迅速发展。（3）嵌入式系统的开发成了一项系统工程，开发厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还要提供强大的硬件开发工具和软件支持包。
ARM嵌入式系统基础教程 ----期中开卷 专业：软件1002班姓名：王世伟学号：04103060（24） 一、嵌入式系统基本概念 1、什么是嵌入式系统？有何特点？ 答：所谓嵌入式,实际上是“嵌入式计算机系统”，的简称，它是相对于通用计算机系统而言，注重于发展独立的单芯片技术。嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”。 特点:(1)嵌入式系统是将先进的计算机技术，半导体技术以及电子技术与各行业的具体应用相结合的产物，这一点就决定了他必然是一个技术密集，资金密集，高度分散，不断创新的知识集成系统。（2）系统内核小(3)专用性强（4）系统精简（5）系统软件要求（6）嵌入式软件开发要走向标准化，需要使用多任务的操作系统。（7）嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力。 2、举例在你的身边常见到的嵌入式系统产品，谈一谈你对“嵌入式系统”的初步理 解。 答：产品有：洗衣机，空调，手机。 嵌入式系统就是内置小计算机系，可以对机器进行智能控制的系统。 3、嵌入式系统的3个基本特点？ 答：（1）专用性（2）嵌入型（3）计算机系统 4、什么是嵌入式处理器，嵌入式处理器可以分为几大类？ 答：嵌入式处理机是嵌入式的核心，是控制，辅助系统运行的硬件单元。 分类：四大类（1）嵌入式微处理器（2）嵌入式微控制器（3）嵌入式DSP处理器（4）SoC片上系统 5、广泛使用的三种类型的操作系统？ 答：多道批处理操作系统、分时操作系统以及实时操作系统。 6、列举常见的4种嵌入式操作系统？说明你对嵌入式操作系统的基本认识，嵌入式 操作系统在嵌入式系统开发中的必要性。 答：嵌入式Linux、WinCE、VxWorks、μC/OS-II 没有操作系统的计算机效率十分底下，把操作系统嵌入到计算机中，可以提高系统
《嵌入式系统》试题库 《嵌入式系统》试题库 一、填空题 嵌入式系统的基本定义为：以应用中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适、 1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。从模块结构来看，嵌入式系统由三大部分组成，分别是：硬件、软件和开发平台。、 2从层次角度来看，嵌入式
系统由四大部分组成，分别是：应用软件层、操作系统层、、 3板级支持包（或硬件抽象层） 和硬件层。嵌入式产品的主要度量指标包括：上市时间、设计成本和产品质量。、 4嵌入式系统的设计过程包括：需求分析、规格说明、体系结构设计、构件设计、系统、 5集成和系统测试。需求分析包括：功能性需求分析和非功能性需求分析。 6、确定输入信号是数字信号还 是模拟信号属于功能性需求。 7、确定系统的物理尺寸和重量属于非功能性需求。 8、在嵌 入式系统的设计过程中，其中规格说明解决“做什么”。 9、在嵌入式系统的设计过程中，其 中体系结构设计解决“如何做”。 10、在嵌入式系统的设计过程中，软硬件划分应该在体系结构设计阶段完成。 11、在嵌入式系统的设计过程中，处理器的选择应该在体系结构设计阶段 完成。、 12在嵌入式系统的设计过程中，嵌入式操作系统的选择应该在体系结构设计阶段完成。、13在嵌入式系统的设计过程中，完成原理图设计应在构件设计阶段完成。、 14在嵌入式系统 的设计过程中，完成版图设计应在构件设计阶段完成。、15在嵌入式系统的设计过程中，完 成软件设计应在构件设计阶段完成。 16、反映嵌入式系统设计人员的水平能力主要在于总体 设计（需求分析、规格说明和体系 17、结构设计）和系统调试。设计流程指的是设计过程中所经历的过程步骤。、 18核的模块级重用和基于平台的系统级重用。 IP 设计重用技术主要分为基于19、 软硬件协同设计由系统描述、软硬件划分、软硬件协同综合以及软硬件协同模拟与验 20、证几个阶段组成。嵌入式处理器的分类包括三种，分别是：嵌入式微处理器、微控制器（或单片机）和、21页共页第 1 44 《嵌入式系统》试题库
测试题0及参考答案 （1）ARM汇编程序由指令、指令和指令构成。 （2）ARM C____（A.0X12 B.0X34 C.0X56 D.0X78）（采用小端模式进行存储） （4）一般情况下，ARM微处理器异常处理模式共有___7___种，机器启动后第一条指令执行的是__A___（A.复位异常处理函数指令 B.中断异常处理指令 C.IRQ 异常处理指令 D.指令预取终止异常）。 （5）调用函数FUN(X,Y,Z)，则实参值分别通过__r0__、_r1___、_r2__寄存器来进行传递，如果参数超过4个，则参数传递规则为____通过栈进行传递________。 （6）举例列出一款ARM7TDMI微内核的嵌入式微处理器_S3C44B0X_，ARM920T微内核的嵌入式微处理器_S3C2410_，ARM11内核的嵌入式微处理器__S3C6410____，并列举2款64位ARM微内核_Cortex-A53 __、__Cortex-A57________。 （7）利用汇编和C混合编程，设计代码完成求a,b,c中最大值功能，要求写出汇编启动代码和C代码。 （略）此知识点不需要掌握 测试题1及参考答案 1.嵌入式Linux操作系统包括 bootloader 、内核、文件系统三部分组成。 2.在PC机上Linux系统编译使用的编译器名为 gcc ，ARM处理器嵌入式编译器名为 arm-linux-gcc 。 3.bootloader的功能：①引导操作系统内核启动②提供辅助命令工具。 4.列出最常用的bootloader：、、、、、。 5.在uboot中，打印开发板上环境变量值的命令为 printenv setenv ，假如嵌入式内核名为vmlinux，通过tftp加载内核的命令为
[试题分类]:嵌入式微处理器与操作系统Z_82411005 [题型]:单选 [大题名称]:单项选择题 [题目数量]:60 [分数]:2 1.Makefile文件预定定义变量$^表示()。 A.目标文件的完整名称 B.所有不重复的依赖文件，以空格隔开 C.第一个依赖文件的名称 D.第二个依赖文件的名称 [答案]:B [一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 2.如果生成通用计算机上(系统是Linux操作系统)能够执行的程序,则使用的C编译是()。 A.TC B.VC C.GCC D.arm-linux-gcc [答案]:C [一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 3.创建根文件系统映像文件使用的工具是()。 A.BusyBox B.cramfs C.make D.vi [答案]:A [一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 4.S3C2410X系统的存储空间分成()组(bank)。 A.2 B.4 C.8 D.16 [答案]:C
[一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 5.GDB软件是()。 A.调试器 B.编译器 C.文本编译器 D.连接器 [答案]:A [一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 6.嵌入式系统和通用计算机相比,描述不正确的是()? A.专用性强 B.实时性好 C.可裁剪性好 D.功耗高 [答案]:D [一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 7.ARM9使用几级流水线。 A.2 B.3 C.5 D.7 [答案]:C [一级属性]: [二级属性]: [难度]: [公开度]: 8.ARM公司主要依靠()获得利润。 A.生产芯片 B.销售芯片 C.制定标准 D.出售芯片技术授权 [答案]:D
第1章嵌入式系统基础 1.什么就是嵌入式系统？它由哪几部分组成？有何特点？写出您所想到得嵌 入式系统。 答：（1）定义：国内对嵌入式系统得一般定义就是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，从而能够适应实际应用中对功能、可 靠性、成本、体积、功耗等严格要求得专用计算机系统。 （2）组成：嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统与应用软件等几部分组成。 （3）特点：a、软硬件一体化，集计算机技术、微电子技术、行业技术于一体； b、需要操作系统支持，代码小，执行速度快； c、专用紧凑，用途固定，成本敏感； d、可靠性要求高； e、多样性，应用广泛，种类繁多。 （4）嵌入式系统：个人数字助理（PDA）、机顶盒（STB）、IP电话。 2.嵌入式处理器分为哪几类？ 答：（1）低端得微控制器（MicroController Unit,MCU）； （2）中高端得嵌入式微处理器（Embeded MicroProcessor Unit,EMPU）； （3）通信领域得DSP处理器（Digital Signal Processor,DSP）； （4）高度集成得片上系统（System on Chip,SoC）。 3.ARM英文原意就是什么？它就是一个怎样得公司？其处理器有何特点？ 答：（1）英文原意：Advanced RISC Machines。高级精简指令集机器。 （2）公司简介：该公司就是全球领先得16/32位RISC微处理器知识产权设计供应商，通过将其高性能、低成本、低功耗得RISC微处理器、外围 与系统芯片设计技术转让给合作伙伴来生产各具特色得芯片。ARM公司 已成为移动通信、手持设备、多媒体数字消费嵌入式解决方案得RISC 标准。 （3）其处理器特点：a、小体积、低功耗、低成本而高性能；b、16/32位双指令集；c、全球得合作伙伴众多。 4.什么就是实时系统？它有哪些特征？如何分类？ 答：（1）实时系统得定义：实时系统（Real Time System）就是指产生系统输出得时间对系统至关重要得系统。 （2）特征：实时性、并行性、多路性、独立性、可预测性、可靠性。 （3）分类：根据响应时间得不同，实时系统可分为3种类型：强实时系统、弱实时系统、一般实时系统。 根据确定性得不同，实时系统可分为2种类型：硬实时、软实时。 5.RTOS由哪几部分组成？它有哪些特点？与一般操作系统相比有何不同？ 答：（1）组成：实时内核、网络组件、文件系统、图形用户界面。 （2）特点：a、支持异步事件得响应；b、中断与调度任务得优先级机制；c、支持抢占式调度；d、确定得任务切换时间与中断延迟时间；e、支持同 步。 （3）与一般OS得不同： a、实时性：响应速度快，只有几微秒；执行时间确定，可预测； b、代码尺寸小：只有10~100KB，节省内存空间，降低成本；
2014年上学期11级计算机专业嵌入式系统期末试卷 一、选择题（本大题共10个小题，每小题1分，共10分） 1、和PC机系统相比，下列哪点不是嵌入式系统所特有的：（ C ） A、系统内核小 B、专用性强 C、可执行多任务 D、系统精简 2、ADD R0，R1，#3属于（ A ）寻址方式。 A、立即寻址 B、多寄存器寻址 C、寄存器直接寻址 D、相对寻址 3、GET伪指令的含义是：（ A ） A、包含一个外部文件 B、定义程序的入口 C、定义一个宏 D、声明一个变量 4、μCOS-II操作系统不属于：（ C ） A、RTOS B、占先式实时操作系统 C、非占先式实时操作系统 D、嵌入式实时操作系统 5、FIQ中断的入口地址是：（ A ） A、0x0000001C B、0x00000008 C、0x00000018 D、0x00000014 6、ARM指令集和Thumb指令集分别是（ D ）位的。 A、8位，16位 B、16位，32位 C、16位，16位 D、32位，16位 7、BL和BX的指令的区别是（ D ） A、BL是跳转并切换状态；BX带返回的跳转并切换状态。 B、BL是带返回的连接跳转；BX带返回的跳转并切换状态。 C、BL是跳转并切换状态；BX是带返回的连接跳转。 D、BL是带返回的连接跳转；BX是跳转并切换状态。 8、Boot Loader 的启动过程是( A ) A.单阶段 B. 多阶段 C.单阶段和多阶段都有 D.都不是 9、以下说法不正确的是（ B ） A 、任务可以有类型说明 B 、任务可以返回一个数值 C 、任务可以有形参变量 D 、任务是一个无限循环 10、若已定义的函数有返回值，则以下关于该函数调用叙述中错误的是（ D ） A、函数调用可以作为独立的语句存在 B、函数调用可以作为一个函数的实参 C、函数调用可以出现在表达式中 D、函数调用可以作为一个函数的形参 1．用户编写了一个文本文件a.txt，想将该文件名称改为txt.a，下列命令 __D____可以实现。 A. cd a.txt xt.a B. echo a.txt > txt.a C. rm a.txt txt.a D. cat a.txt > txt.a
第一章习题答案 1.什么是嵌入式系统？请列举几个常见的嵌入式系统。 答：根据国际电气和电子工程师协会（IEEE）的定义，嵌入式系统是控制、监视或者辅助设备、机器和生产线运行的装置（Devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants)。这主要是从产品的应用角度加以定义的，由此可以看出嵌入式系统是软件和硬件的综合体，可以涵盖机械等附属装置。 目前被我国科学家普遍认同的定义是：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，对功能、可靠性、成本、体积、功耗要求严格的专用计算机系统。 常见的嵌入式系统：手机，DVD，路由器，核磁共振仪，全自动洗衣机。2.嵌入式系统与通用计算机有哪些区别？ 答：(1) 以应用为中心；(2) 以计算机技术为基础(3) 软件和硬件可裁减(4) 对系统性能要求严格（5）软件的固件化（6）需要专用的开发工具 3.嵌入式系统的发展分为哪几个阶段？ 答：第一阶段：无操作系统的嵌入算法阶段。第二阶段：以嵌入式CPU为基础，以简单操作系统为核心的嵌入式系统。第三阶段：以嵌入式操作系统为标志的嵌入式系统。第四阶段：以基于Internet为标志的嵌入式系统。 4.请列举嵌入式系统的主要应用领域。 答：（1）工业控制领域（2）交通运输领域（3）消费电子产品（4）家电领域（5）通信领域（6）商业和金融领域（7）环境监测领域（8）医疗领域（9）建筑领域（10）军事国防领域（11）航天航空领域 第二章习题答案 1.简述简单嵌入式系统与复杂嵌入式系统的主要区别。 答：简单嵌入式系统很早就已经存在，这类嵌入式系统因为软硬件复杂度都很低，一般不使用操作系统，例如常用的单片机系统。对于复杂的嵌入式系统，它的开发模式发生了极大的改变。一个复杂的嵌入式系统不仅硬件系统的开发比单片机复杂了许多，更重要的是在该系统中采用了嵌入式操作系统，其应用软件的开发转变为使用操作系统标准接口的计算机工程领域的应用软件开发。复杂嵌入式系统具有更强大的功能，但是简单的嵌入式并不会随着复杂的嵌入式系统出现而消亡。 2.简述嵌入式系统的体系结构。 答：嵌入式系统从组成上看，可分为嵌入式硬件系统与嵌入式软件系统两大部分。嵌入式硬件层由嵌入式微处理器、嵌入式存储器系统、通用设备和I／O接口等组成。嵌入式系统的软件层分为嵌入式操作系统和嵌入式应用软件两大部分。3.嵌入式处理器分为哪几类？
《嵌入式系统》考试试卷 试题总分： 100 分考试时限：120 分钟 一、填空题（每空2分，共18分） 1、PC机开机的初始化工作一般由BIOS完成，而嵌入式系统的初始化工作一般由______________完成。 2、ARM内核三级流水线机制是指指令运行过程中经过的__________、译码、执行三个阶段。 3、ARM寄存器SPSR被称为_______________寄存器。 4、uClinux与标准Linux的最大区别在于___________。 5、嵌入式系统是以应用为中心、以为基础、软硬件可、功能、可靠性、成本、体积、功 耗严格要求的专用计算机系统。 6、ARM的数据存取指令Load/Store是唯一用于寄存器和存储器之间进行的指令。 7、μC/OS中，为保护任务之间的共享数据和提供任务之间的通信，提供了操作系统任务间通信方法有：、 邮箱、，事件标志。 二、单项选择题（每题2分，共24分） 1、下列哪一项不属于嵌入式系统软件结构一般包含的四个层面。（） A. 嵌入式处理器 B. 实时操作系统（RTOS） C. 应用程序接口（API）层 D. 实际应用程序层 2、一条ARM数据处理指令，例如“ADD R0，R1，#immed”中使用的立即数 #immed 是有一定限制的，下列立即 数表示中合法的是( )。 B. 0x F000000F 0000F D. 0x F080000 3、μCOS-II操作系统不属于（）。 A、RTOS B、占先式实时操作系统 C、非占先式实时操作系统 D、嵌入式实时操作系统 4、ARM汇编语句“ADD R0, R2, R3, LSL#1”的作用是（）。 A. R0 = R2 + (R3 << 1) B. R0 =( R2<< 1) + R3 C. R3= R0+ (R2 << 1) D. (R3 << 1)= R0+ R2 5、ARM寄存器组有（）个寄存器。 A、7 B、32 C、6 D、37 6、每种嵌入式操作系统都有自身的特点以吸引相关用户，下列说法错误的是（）。
嵌入式系统及应用-试题一答案
答案及评分细则 课程名称：_嵌入式系统开发_ 考试形式：闭卷考试日期： 2012年月日考试时长：120分钟 一、判断题（共15分，共15题，每题1分） 1．T 2．F 3．T 4．T 5. F 6．T 7．F 8．F 9．F 10. T 11. F 12．T 13．F
14．F 15．F 二、单向选择题（共20分，共10题，每题2 分） 1、D 2、D 3、B 4、D 5、C 6、C 7、B 8. C 9. D 10. C 三、填空题（共20分，共20空，每题1 分） 1.乘加操作、SIMD类操作、零开销循环 指令、多媒体加速指令。
2.动态性、并行性、异步 独立性。 3.取指令、译码、执行、写寄 存器。 4.外部中断。 5.SWI ，INT 。 6.防止地址越界和防止操作越权。 7.存储器映射编址，I/O映射编址。 8.冯?诺依曼结构哈佛结构 四、简答题（共30分，共5题，第4题为9分，第5题6分，其余每题5分） 1. 答：任务是一个具有独立功能的无限循环的程序段的一次执行，是实时内核调度的单位，具有动态性、并行性和异步独立性等特征。（1分） 其中：1）动态性是任务状态是不断变化的，任务状态一般分为就绪态、运行态和等待态。在多任务系统中，任务的状态将随着系统的需要不断进行变化。（1分）2）并行性是系统中同时存在多个任务，这些任务在
宏观上是同时运行的。（ 1分 ） 3）异步独立性是每个任务各自按照相互独立的不可 预知的速度运行，走走停停。（ 1分 ） 任务和进程的主要区别在于：任务的属性中（任务控 制块中）包含了于时间相关的参数，比如：优先级别、周期、计算机时间、截止时间等，而内核对认为进行调度时，必须参考并遵循这些参数以确保任务的实时性与确定性。（ 1分 ） 2. 答：第28到31位为条件标志位 (1分)： –N = ALU 产生负数结果 (0.5分) –Z = ALU 产生结果是0 (0.5分) –C = ALU 操作产生进位或借位 (0.5分) –V = ALU 结果溢出 (0.5分)