微处理器系统结构与嵌入式系统设计(第2版) 第3章答案

嵌⼊式系统课后答案嵌⼊式系统2011作业（⾮标准答案，仅供参考）第1章嵌⼊式系统概述 1、什么是嵌⼊式系统？答：嵌⼊式系统指的是以应⽤为中⼼和以计算机技术为基础的，并且软硬件是可裁剪的，能满⾜应⽤系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标严格要求的专⽤计算机系统。

3、根据嵌⼊式系统的复杂程度，嵌⼊式系统可分为哪4类？答：1：单个微处理器；2：嵌⼊式处理器可扩展的系统； 3：复杂的嵌⼊式系统； 4：在制造或过程控制中使⽤的计算机系统。

5、从硬件系统来看，嵌⼊式系统由哪⼏部份组成？画出简图。

答：P11图1-42.2 回答下列关于ARM 编程模式的问题（1）在该模式下有多少通⽤寄存器（2）CPSR 的作⽤是什么（3）Z 位的作⽤是什么（4）程序计数器保存在何处答（1）31个通⽤寄存器（2）为状态寄存器，保存当前的状态，可以在任何模式下访问（3）Z=1 运算结果为0 Z=0 运算结果不为0 （4）R15（PC）2.3 下列的arm 条件码的含义是什么（1）EQ （2）NE （3）MI （4）VS （5）GE （6）LT 答(1)z 置位相等 (2)z 清零不相等 (3)n 置位负数 31个通⽤寄存pc ，6个状～R7不分组，R8～R14按模式分组，R15为程序计数器，CPSR 为状态寄存器，SPSR 为保存程序状态寄存器。

R13为堆栈指针寄存器，R14为链接寄存器。

CPSR 在各种模式下多可以访问，⽽在⽤户模式及系统模式下SPSR 不可以被访问。

2.6若寄存器R1=0x01020304，分别按照⼤端模式和⼩端模式存储在0x30000字单元中，试分别写出两种模式下内存存储内容，并标出内存地址答⼤端模式 0x30000 01 0x30001 02 0x30002 03 0x30003 04 ⼩端模式 0x30000 04 0x30001 030x30002 02 0x30003 012.7 ARM 存储器的存储周期有⼏种类型？对应于Cache 访问和存储器访问是何存储周期？答：ARM 存储器有4种存储周期：空闲周期，⾮顺序周期，顺序周期，协处理器寄存器传送周期。

嵌入式系统原理及应用作业题答案第1章嵌入式系统概述1. 什么是嵌入式系统？嵌入式系统的组成？答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

组成：嵌入式处理器、外围设备、操作系统、应用软件。

2. 典型的嵌入式处理器有哪些？3. 答：微处理器、微控制器、DSP处理器、片上系统SOC。

4. 典型的RTOS操作系统有哪些？5. 答：嵌入式LinUX、卩CLinUX、WindoWS Embedded CE、WindoWS Embedded ComPaCt 7 > μC/OS-II > μC/OS-III、VXWorks、eCos 等。

6. 列举身边的嵌入式应用产品？7. 嵌入式系统的设计可以分成四个阶段：需求分析、架构设计和概要设计、详细设计和开发、测试反馈。

第2章COrteX-M体系结构8. ARM COrteX系统的处理器分为： A 、__________ R ____ 、____ M ____ 。

9. ARM COrteX-M3为32位微控制器，请问32位指的是CPlJ字长。

10. 3、COrteX-M3处理器能够以小端格式或大端格式访问存储器中的数据字，而访问代码时始使用小端格式______11. ARM COrteX-M3体系结构采用哈佛总线结构，拥有独立的指令总线和数据总线，可以让取指与数据访问并行进行。

12. CM3寄存器分为通用寄存器，包括R0~R15和特殊功能寄存器，包括程序状态寄存器、异常屏蔽寄存器、控制寄存器。

13. 寄存器R13是堆栈指针寄存器。

14. 寄存器R14是程序连接寄存器。

15. 寄存器R15是程序PG16. CM3的堆栈指针分为__MSP__ _=PSP r O存储器堆栈堆栈分为：向上生长(即向高地址方向生长)的递增堆栈；向下生长(即向低地址方向生长)，称为递减堆栈。

“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) = 1010.12.3 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 01112.4 选择题（1）下列无符号数中最小的数是( A )。

《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》课程教案第一章：微处理器概述1.1 微处理器的定义与发展历程1.2 微处理器的组成与工作原理1.3 微处理器的性能指标1.4 嵌入式系统与微处理器的关系第二章：微处理器指令系统2.1 指令系统的基本概念2.2 常见的指令类型及其功能2.3 指令的寻址方式2.4 指令执行过程第三章：微处理器存储系统3.1 存储器的分类与特点3.2 内存管理单元（MMU）3.3 存储器层次结构与缓存技术3.4 存储系统的性能优化第四章：微处理器输入/输出系统4.1 I/O 接口的基本概念与分类4.2 常见的I/O 接口技术4.3 直接内存访问（DMA）4.4 interrupt 与事件处理第五章：嵌入式系统设计概述5.1 嵌入式系统的设计流程5.2 嵌入式处理器选型与评估5.3 嵌入式系统硬件设计5.4 嵌入式系统软件设计第六章：嵌入式处理器架构与特性6.1 嵌入式处理器的基本架构6.2 嵌入式处理器的分类与特性6.3 嵌入式处理器的发展趋势6.4 嵌入式处理器选型considerations 第七章：数字逻辑设计基础7.1 数字逻辑电路的基本概念7.2 逻辑门与逻辑函数7.3 组合逻辑电路与触发器7.4 微处理器内部的数字逻辑设计第八章：微处理器系统设计与验证8.1 微处理器系统设计流程8.2 硬件描述语言（HDL）与数字逻辑设计8.3 微处理器系统仿真与验证8.4 设计实例与分析第九章：嵌入式系统软件开发9.1 嵌入式软件的基本概念9.2 嵌入式操作系统与中间件9.3 嵌入式软件开发工具与环境9.4 嵌入式软件编程实践第十章：嵌入式系统应用案例分析10.1 嵌入式系统在工业控制中的应用10.2 嵌入式系统在消费电子中的应用10.3 嵌入式系统在医疗设备中的应用10.4 嵌入式系统在其他领域的应用案例分析第十一章：嵌入式系统与物联网11.1 物联网基本概念与架构11.2 嵌入式系统在物联网中的应用11.3 物联网设备的硬件与软件设计11.4 物联网安全与隐私保护第十二章：实时操作系统（RTOS）12.1 实时操作系统的基本概念12.2 RTOS的核心组件与特性12.3 常见的实时操作系统及其比较12.4 实时操作系统在嵌入式系统中的应用第十三章：嵌入式系统功耗管理13.1 嵌入式系统功耗概述13.2 低功耗设计技术13.3 动态电压与频率调整（DVFS）13.4 嵌入式系统的电源管理方案第十四章：嵌入式系统可靠性设计14.1 嵌入式系统可靠性概述14.2 故障模型与故障分析14.3 冗余设计技术与容错策略14.4 嵌入式系统可靠性评估与测试第十五章：现代嵌入式系统设计实践15.1 现代嵌入式系统设计挑战15.2 多核处理器与并行处理15.3 系统级芯片（SoC）设计与集成15.4 嵌入式系统设计的未来趋势重点和难点解析第一章：微处理器概述重点：微处理器的定义、发展历程、组成、工作原理、性能指标。

第1章复习要点1.1.1节嵌入式系统的概念1.1．3节嵌入式系统的特点1.3节嵌入式处理器1.4节嵌入式系统的组成第2章复习要点2.1节计算机体系结构分类2.3.1节 ARM和Thumb状态2.3.2节 RISC技术2.3.3节流水线技术2.4.3节 ARM存储系统第3章复习要点3.1节ARM编程模式3.2节ARM指令格式及其寻址方式3.3节ARM指令集(课上所讲的指令)第4章复习要点4.1节汇编语言源程序格式4.2节汇编语言的上机过程第5章复习要点5.1节键盘接口5.2节 LED显示器接口5．5.1节 UART异步串行接口作业题答案：1.什么是嵌入式系统？∙第一种，根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。

∙第二种，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。

2.与通用型计算机相比，嵌入式系统有哪些特点？⏹通常是面向特定应用的；⏹空间和各种资源相对不足，必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余；⏹产品升级换代和具体产品同步，具有较长的生命周期；⏹软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身；⏹不具备自举开发能力，必须有一套开发工具和环境才能进行开发3.举例介绍嵌入式微处理器有哪几类？一、嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式处理器目前主要有Aml86/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM系列等。

二、嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。

习题一1、解释下列术语计算机系统的外特性：通常所讲的计算机系统结构的外特性是指机器语言程序员或编译程序编写者所看到的外特性，即由他们所看到的计算机的基本属性（概念性结构和功能特性）。

计算机系统的内特性：计算机系统的设计人员所看到的基本属性，本质上是为了将有关软件人员的基本属性加以逻辑实现的基本属性。

模拟：模拟方法是指用软件方法在一台现有的计算机上实现另一台计算机的指令系统。

可移植性：在新型号机出台后，原来开发的软件仍能继续在升级换代的新型号机器上使用，这就要求软件具有可兼容性，即可移植性。

可兼容性是指一个软件可不经修改或只需少量修改，便可由一台机器移植到另一台机器上运行，即同一软件可应用于不同环境。

Amdahl定律：系统中对于某一部件采用某种更快的执行方式所能获得的系统性能改进程度，取决于这种执行方式被使用的频度或占总执行时间的比例。

虚拟机（Virtual Machine）：指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。

6、7、假定求浮点数平方根的操作在某台机器上的一个基准测试程序中占总执行时间的20%，为了增强该操作的性能，可采用两种不同的方法：一种是增加专门的硬件，可使求浮点数平方根操作的速度提高为原来的20倍；另一种方法是提高所有浮点运算指令的速度，使其为原来的2倍，而浮点运算指令的执行时间在总执行时间中占30%。

试比较这两种方法哪一种更好些。

答：增加硬件的方法的加速比Sp1=1.23, 另一种方法的加速比Sp2=1.176，经计算可知Sp1=方法更好些。

Sp2>Sp2第一种9、假设高速缓存Cache的工作速度为主存的5倍，且Cache被访问命中的概率T=为90%，则采用Cache能使整个存储系统获得多高的加速比？答：加速比，其中tm=5tc，代入公式、得到加速比S=3.33。

11、Flynn分类法的依据是什么，它与按“并行级”和“流水级”的分类方法有什么不同？答：Flynn分类法的依据是指令流和数据流多倍性概念进行分类的。

第一章嵌入式系统概论1.嵌入式系统的定义是什么？答：以应用为中心，以计算机技术为基础，硬件、软件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

2.简述嵌入式系统的主要特点。

答：（1）功耗低、体积小、具有专用性（2）实时性强、系统内核小（3）创新性和高可靠性（4）高效率的设计（5）需要开发环境和调试工具3. 嵌入式系统一般可以应用到那些领域？答：嵌入式系统可以应用在工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、网络及电子商务、环境监测和机器人等方面。

4. 简述嵌入式系统的发展趋势答：（1）嵌入式应用的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持（2）连网成为必然趋势（3）精简系统内核、算法，设备实现小尺寸、微功耗和低成本（4）提供精巧的多媒体人机界面（5）嵌入式软件开发走向标准化5.嵌入式系统基本架构主要包括那几部分？答：嵌入式系统的组织架构是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件组成。

嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成，其中，硬件系统包括嵌入式处理器、存储器、I/O系统和配置必要的外围接口部件；软件系统包括操作系统和应用软件。

6.嵌入式操作系统按实时性分为几种类型，各自特点是什么？答：（1）具有强实时特点的嵌入式操作系统。

（2）具有弱实时特点的嵌入式操作系统。

（3）没有实时特点的嵌入式操作系统。

第二章嵌入式系统的基础知识1.嵌入式系统体系结构有哪两种基本形式？各自特点是什么？答：冯诺依曼体系和哈佛体系。

冯诺依曼体系结构的特点之一是系统内部的数据与指令都存储在同一存储器中，其二是典型指令的执行周期包含取指令TF，指令译码TD，执行指令TE，存储TS四部分，目前应用的低端嵌入式处理器。

哈佛体系结构的特点是程序存储器与数据存储器分开，提供了较大的数据存储器带宽，适用于数据信号处理及高速数据处理的计算机。

2.在嵌入式系统中采用了哪些先进技术？答：（1）流水线技术（2）超标量执行（3）总线和总线桥3.简述基于ARM架构的总线形式答：ARM架构总线具有支持32位数据传输和32位寻址的能力，通过先进微控制器总线架构AMBA支持将CPU、存储器和外围都制作在同一个系统板中。

“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。

嵌入式课后答案第一章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。

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。

ARM嵌入式系统结构与编程习题答案清华大学出版社最详细版arm嵌入式系统结构与编程习题答案清华大学出版社最详细版一《arm嵌入式系统结构与编程》习题答案第一章为绪论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：国内嵌入式行业普遍接受的定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可定制，满足应用系统在功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面的严格要求的专业计算机系统。

从这个定义可以看出，嵌入式系统与应用紧密结合，具有很强的特殊性。

它必须根据实际系统需求进行合理定制和使用。

因此，嵌入式系统是“为特定的人定制的”。

2．嵌入式系统是从何时产生的，简述其发展历程。

答：从20世纪70年代单片机的出现到目前各式各样的嵌入式微处理器，微控制器的大规模应用，嵌入式系统已经有了30多年的发展历史。

嵌入式系统的出现最初是基于单片机的。

英特尔于1971年开发了第一款4位总线结构的微处理器4004，可以说是嵌入式系统的雏形。

80年代初的8051是单片机历史上值得纪念的一页。

20世纪80年代初，出现了一种商业化的“实时操作系统内核”。

在实时内核下编写应用软件，可以加快新产品的开发速度，节约资金。

在20世纪90年代，实时内核发展为实时多任务操作系统。

进入21世纪以来，嵌入式系统得到了极大的发展。

在硬件方面，单片机的性能有了很大的提高，尤其是ARM技术的出现和改进，为嵌入式操作系统提供了强大的硬件载体，将嵌入式系统推向了一个新的阶段。

3．当前最常用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：主要有嵌入式linux和嵌入式实时操作内核uc/os-ii嵌入式Linux操作系统是一种针对嵌入式微控制器的特点而定制的Linux操作系统，包括通用的嵌入式通信协议和通用驱动程序，并支持多种文件系统。

它主要具有以下特点：开源、易移植、内核小、功能强大、运行稳定、效率高。

uc/os是源码工卡的实时嵌入式系统内核，主要有以下特点：源码公开，可移植性强，可固化，可剪裁，占先式，多任务，可确定性，提供系统服务等。

《嵌入式系统基础教程第2版》习题和思考题解答要点提示版本：1.00版编写完成日期：2014年12月5日机械工业出版社《嵌入式系统基础教程第2版》习题和思考题解答要点提示目录目录简单说明 (1)第1章1.9节习题和思考题 (1)第2章2.5节习题和思考题 (4)第3章3.9节习题与思考题 (5)第4章4.8节习题和思考题 (8)第5章5.6节习题与思考题 (8)第6章6.11节习题与思考题 (13)第7章7.9节习题和实验题 (18)第8章8.7节习题与思考题 (20)第9章9.6节习题和思考题 (26)结束正文共31页 (31)简单说明1，从2014年4月初开始搜集资料、编写、整理、润色和修改，到2014年12月5日结束。

2，本文档给出的习题和思考题都是《嵌入式系统基础教程第2版》图书中各章最后一节段落中列出的习题和思考题。

为了描述简单起见，在文档正文中大多数情况下我们用“第2版教程”一词来代表《嵌入式系统基础教程第2版》图书。

3，对第2版教程中的大部分习题和思考题给出了解答要点提示，但是并非所有习题和思考题都是这样。

如果习题和思考题难度较大，或者需要技术成熟的开发板调试，或者需要较长时间的实验程序编写，对这样的习题和思考题我们不直接提供解答要点提示。

4，在这个文档中的插图编号我们采用“插图x-y”的形式。

其中x表示章号，y表示这一章的插图序号，例如：插图1-1、插图5-1、等。

5，本文档的编写者就是第2版教程的三名编写者，俞建新、王健、宋健建。

第1章1.9节习题和思考题习题1-1 试说明嵌入式系统和PC系统的主要差异在哪些方面？解答要点提示本道题目的解答可以从以下7个方面着手。

（1）嵌入式系统属于专用计算机系统，应用领域比较广泛，用户对象与嵌入式产品关系密切。

而PC 系统属于通用计算机系统，主要以个人用户需要为主，兼顾企业和事业单位的业务需要。

（2）嵌入式处理器的型号比较多，研发嵌入式产品时选型的余地比较大。

《微处理器系统结构与嵌入式系统设计》教学大纲教案课程英文名称：Microcomputer System Theory and Embedded System Design课程代码：E0130340 学时数：64 学分数：4课程类型：学科基础课程适用学科专业：工学，仪器仪表类、电气类、电子信息类、自动化类、计算机类各专业以及机械类、测绘类、航空航天类、能源动力类、交通运输类、生物医疗工程类各相关专业先修课程：数字逻辑设计及应用，高级语言程序设计，软件技术基础执笔者：编写日期：审核人：一、课程简介本课程是工学电子电气信息工程及相关专业的学科基础课程，与实践类课程《微处理器系统与嵌入式系统综合设计》（课程代码：K0175010）互为配套课程。

本课程在阐述通用微处理器系统的架构、组成及工作原理的基础上，介绍了基于ARM CPU的、现代嵌入式微系统的设计与实现技术。

课程全面涵盖了微处理器、存储器、总线及接口等计算机子系统，重点体现了嵌入式系统/片上系统中硬件电路和软件程序的协同工作原理与设计方法，具体讲述了微处理器中数据通路、控制部件及指令的实现技术、分层存储器设计技术、输入/输出接口控制技术，以及ARM微处理器程序设计技术、异常处理技术，嵌入式系统引导程序设计、接口驱动程序设计及操作系统移植等内容。

This course is a basic subject-centered course in electrical and electronic information engineering and other related specialties. It will be helpful to understand the knowledge of the co-requisite experimental course K0175010 - Microprocessor and Embedded System Laboratory.The architecture, organization and operation principles of general-purpose microprocessor systems will be elaborated, as well as the design and implementation technology for current embedded microsystems based on ARM CPU. The subsystems in a computer, including microprocessor, memories, buses, input/output interfaces and others, will be completely involved. The primary goal of this course is to studying the cooperated relationship between the hardware and software in an embedded system or a System-on-Chip, by discussing in detail on the design method for data path and the controller inside CPU, the implementation technology for hierarchy storage system, the control mode for peripherals, and the program skill for APPs, exception handlers, boot codes, drivers and operating system transplantation, and so on.二、课程目标本课程旨在培养学生深入理解微处理器芯片与嵌入式系统的架构、组成及工作原理，熟练掌握现代嵌入式微系统中硬件电路和软件程序的基本分析、设计与实现方法。

1989 年东芝公司提出了 NANDflash 结构； 具有极高的单元密度，可以达到高存储密度；���写入和擦除速度快，擦除单元
更小，相应的擦除电路更少，每个块的最大擦写次数是一百万次； 使用复杂的 I/O 口来串行地存取数据，各产品或厂商方法可能不同，存在较严
重的位反转问题，必须有错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法； 用在 8MB~2GB 产品中，适合于数据存储，在 CompactFlash、SecureDigital、
天高任鸟飞,海阔凭鱼跃!
复习整理所用(私人整理,仅供参考)
传输效率高，在 1~16MB 小容量时具有很高的成本效益；���带有 SRAM 接口， 有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节
占据了容量为 1~16MB 闪存市场的大部分，主要用作代码存储介质。 NANDFlash 特点：
确定性 保证系统的实时性和可预测性； 系统静态配置：任务的数目、执行时序、所占资源、阻塞、通信延迟等都是确 定的。
4、简述嵌入式系统的发展历程。 1946 年 2 月 14 日，世界第一台计算机诞生，人类信息时代到来 20 世纪 60 年代初，嵌入式系统开始萌芽 标志：以晶体管、磁芯存储为基础的计算机被应用于航空、航天、工业控制等 领域。 典型应用：美国海军舰载轰炸机用多功能数字分析仪、导弹发射控制、美国某 乙烯厂 DDC 工业装置、ApolloGuidance、控制电话的电子式机械交换机等。 特点：价格昂贵、系统结构简单、功能单一、处理效率低、存储容量小、用户 接口很少。 20 世纪 70 年代初至 80 年代中期，嵌入式系统进入简单系统阶段 标志：相继出现 Intel4004、4084、8051，Motorola 公司 68HC05，Zilog 公司 的 Z80 等嵌入式微处理器，系统中无或具有简单操作系统。 典型应用：被广泛应用于家用电器、医疗仪器、仪器仪表、交通运输等领域， 例如：电算机(日本 Busicom 公司基于 4004)、微控制器取代旋钮控制的电位计 和可变电容器、1982 年出现首枚多媒体应用的 DSP 芯片等。 特点：微处理器种类繁多、通用性差、价格便宜；系统开销小、效率高等。 20 世纪 80 年代中期至 90 年代末，嵌入式系统进入 RTOS 阶段 标志：嵌入式操作系统被广泛使用，嵌入式应用开始普及。 典型应用：应用领域进一步扩大，例如：手机、数码产品、路由器、交换机、 汽车电子产品等。 特点：嵌入式操作系统内核小、效率高、高度模块化、可扩展；微处理器兼容 性好；为应用程序的开发提供了大量的 API 和 IDE 工具等。 20 世纪 90 年代末至今，嵌入式系统进入网络化阶段 标志：嵌入式设备的网络化和 Internet 接入，正在蓬勃发展…… 典型应用：Internet 技术与嵌入式应用产品的结合，例如：无线终端、平板电 脑、智能手机、智能家电、智能汽车…… 特点：32bit 微处理器占主导地位、嵌入式操作系统从简单走向成熟、与网络

第2章嵌入式处理器习题2-1 什么是CISC和RISC，各自有什么特点？答：CISC复杂指令集体系结构，RISC精减指令集体系结构。

CISCRISC一条指令仅执行简单操作，把微处理器能执行的指令数目减少到最低限度,以提高处理速度。

RISC处理器比同等的CISC(复杂指令集计算机)处理器要快50%～75%,CISC一条指令可以执行许多操作。

2-2 冯．诺依曼结构与哈佛结构各自的特点是什么？答：冯·诺依曼结构的处理器使用同一个存储器，即程序和数据共用同一个存储器；而哈佛结构则是程序和数据采用独立的总线来访问程序存储器和数据存储器。

2-3 目前有哪些主要嵌入式内核生产厂商及典型嵌入式内核？ARM处理器核有哪三大特点？答：主要内核厂商有：美国的MIPS公司MIPS处理器内核、美国的IBM与Apple和Motorola 联合开发的PowerPC、Motorola公司独立开发的68K/COLDFIRE、英国的ARM公司ARM处理器内核等等。

ARM内核的三大主要特点如下：（1）功耗低（2）性价比高（3）代码密度高2-4 简述ARM体系结构的技术特征。

答：（1）单周期操作：ARM指令系统中的指令只需要执行简单而和基本的操作，因此其执行过程在一个机器周期内完成。

（2）采用加载/存储指令结构：由于存储器访问指令的执行时间长（通过总线对外部访问），因此只采用了加载和存储两种指令对存储器进行读和写的操作，面向运算部件的操作都经过加载指令和存储指令，从存储器取出后预先存放到寄存器对内，以加快执行速度。

（3）固定的32位长度指令：指令格式固定为32位长度，这样使指令译码结构简单，效率提高。

（4）地址指令格式：编译开销大，尽可能优化，采用三地址指令格式、较多寄存器和对称的指令格式便于生成优化代码。

（5）指令流水线技术：ARM采用多级流水线技术，以提高指令执行的效率。

2-5 简述Thumb、Thumb-2及Thumb-2EE的主要特点。

您的本次作业分数为：100分单选题1.致力于IP核质量衡量，提升IP核安全性和有关标准研发的组织不包括（）。

A VSIAB OCP-IPC SPIRTD VCID正确答案:D单选题2.以下哪种方式不是Verilog对设计建模的方式（）。

A 行为描述方式---用过程化结构建模B 接口描述方式---用模块化结构建模C 数据流方式---使用连续赋值语句方式建模D 结构化方式---用门和模块实例语句描述建模正确答案:B单选题3.XC系列FPGA是下列哪个公司的产品？A XilinxB AlteraC IntelD AMD正确答案:A单选题4.下列哪种存储设备在掉电情况下会丢失数据？A 内存B FlashMemoryC CF卡D 硬盘单选题5.Linux是UNIX类操作系统的一种，它对UNIX有很好的兼容性，下面不是它特点的是（）。

A 实时性强B 互操作性强C 多硬件平台支持，多处理器支持。

D 内存保护模式，共享库支持，TCP/IP、SLIP和PPP支持。

正确答案:A单选题6.用来描述一个任务，使得任务得以独立运行的数据结构是（）。

A TLBB TCBC BSPD 以上皆不是正确答案:B单选题7.设备名”/sd0”对应的设备类型是（）。

A 串口设备B 软盘驱动器C 管道设备D SCSI设备正确答案:D单选题8.当任务等待的资源变得可用时，会触发的任务状态的转换是（）。

A 运行-->阻塞B 阻塞-->就绪C 延迟-->就绪D 运行-->延迟单选题9.目前Leon系列处理器包括以下哪个型号（）。

A Leon2B Leon1C Leon4D Leon5正确答案:A单选题10.VxWorks操作系统是WindRiver公司推出的一种32位嵌入式实时操作系统，下面不是它优点的是（）。

A VxWorks源码开源，用户的开发成本低。

B 简洁、紧凑、高效的内核。

C 支持多任务，实时性强。

D 较好的兼容性和对多种硬件环境的支持。

嵌入式技术基础与实践（第二版）习题参考答案目录嵌入式技术基础与实践（第二版） (1)习题参考答案 (1)第 1 章概述习题参考答案. (2)第 2 章 FreescaleS08微控制器习题参考答案 (3)第 3 章第一个样例程序及工程组织习题参考答案. (4)第 5 章串行通信接口SCI 习题参考答案 (6)第 6 章 GPIO的应用实例—键盘、LED与 LCD习题参考答案 (9)第 7 章定时器模块习题参考答案 (10)第 8 章串行外设接口SPI 习题参考答案 (11)第 9 章 Flash 存储器在线编程习题参考答案 (13)第 1章概述习题参考答案1．嵌入式系统的基本含义是什么？为什么说单片机是典型的嵌入式系统？答：即 MCU的含义是：在一块芯片上集成了中央处理单元（ CPU）、存储器（ RAM/ROM等）、定时器 / 计数器及多种输入输出（ I/O ）接口的比较完整的数字处理系统。

大部分嵌入式系统以 MCU为核心进行设计。

MCU从体系结构到指令系统都是按照嵌入式系统的应用特点专门设计的，它能很好地满足应用系统的嵌入、面向测控对象、现场可靠运行等方面的要求。

因此以MCU为核心的系统是应用最广的嵌入式系统。

2．简述嵌入式系统的特点以及应用领域。

答：嵌入式系统属于计算机系统，但不单独以通用计算机的面目出现 ; 嵌入式系统开发需要专用工具和特殊方法 ; 使用 MCU设计嵌入式系统，数据与程序空间采用不同存储介质 ; 开发嵌入式系统涉及软件、硬件及应用领域的知识 ; 嵌入式系统的其他特点 , 比如紧的资源，较高稳定性要求，低功耗，低成本等。

一般用于工业控制，智能家电，日常电子等领域。

4．比较 MCU与 CPU的区别与联系。

答： CPU是一个单独的PC处理器。

而MCU，则有微处理器，存储器（RAM/ROM等）、定时器 / 计数器及多种输入输出（I/O ）接口的比较完整的数字处理系统。

所以可以这么说，MCU是一个包含微处理器的嵌入式系统，而CPU紧紧是一个处理器而已。