微处理器系统结构及嵌入式系统设计(第二版)答案全

“微处理器系统原理与嵌入式系统设计”第十章习题解答10.2简述以ARM微处理器为核心的最小硬件系统的组成？●ARM微处理器；●电源模块，包括CPU内核和I/O接口电源；●时钟模块，包括系统主时钟和实时时钟；●复位模块，包括系统加电复位、手动复位和内部复位；●存储器模块，包括程序保存存储器和程序运行存储器；●JTAG调试接口模块。

10.4简述S3C2440A芯片中各模块时钟信号产生及配置的原理。

为降低系统功耗，可时钟信号进行哪些处理？系统复位信号与各时钟信号有什么关系？当系统主时钟送入S3C2440A芯片后，进入其时钟发生模块，由锁相环进行相应的处理，最终得到FCLK，HCLK，PCLK和UCLK四组时钟信号。

其中，FCLK信号主要供给ARM920T内核使用，HCLK主要供给AHB总线、存储器控制器、中断控制器、LCD控制器、DMA控制器和USB主机模块；PCLK主要供给访问APB总线的外设，例如WDT，I2S，I2C，PWM定时器，MMC接口，ADC，UART，GPIO，RTC和SPI模块；UCLK主要提供USB模块需要的48MHz 时钟。

为降低系统功耗，可对时钟信号进行门控管理。

最低功耗情况下，只开启FCLK信号，其他时钟信号关闭；若需对其他外设，只需使能相应总线及外设的时钟信号有效即可。

系统复位信号一般包括加电复位、手动复位和内部复位三类。

其中，加电复位和手动复位信号均来自外部复位电路，内部复位信号一般来自系统内部事务处理（例如看门狗复位等）。

因此，系统对外部复位信号波形有一定的要求，若不能满足要求系统将不能正常工作。

在S3C2440A芯片中，要完成正确的系统复位，在处理电源保持稳定之后，该信号必须至少维持4个FCLK时钟的低电平状态。

10.6利用S3C2440A的GPIO端口，设计包含8个LED的流水灯电路，每个LED 间隔1S轮流点亮，试画出程序流程图并写出相关程序段。

假设利用S3C2440A芯片的GPIO端口G的第0~7引脚驱动8个LED电路，对应GPIO输出为0时LED灯亮，则相应程序流程图及相应程序段如下所示：GPGCON EQU 0x56000060GPGDAT EQU 0x56000064GPGUP EQU 0x56000068;配置GPGCON寄存器，设置相关引脚为输出功能LDR R0,=GPGCONLDR R1,[R0]BIC R1,R1,#0x0000FFFFORR R1,R1,#0x00005555STR R1,[R0];配置GPGUP寄存器，断开各上拉电阻LDR R0,=GPGUPLDR R1,[R0]ORR R1,R1,#0x00FFSTR R1,[R0];输出驱动数据，点亮对应LED等LDR R2,=GPGDATLDR R3,[R2]BIC R3,R3,#0x00FFORR R3,R3,#0x00FESTR R3,[R2]LDR R0,=0xFFFFFF ;初始计数值BL DELAY ;调用延迟子程序…LDR R2,=GPGDATLDR R3,[R2]BIC R3,R3,#0x00FFORR R3,R3,#0x007FSTR R3,[R2]LDR R0,=0xFFFFFF ;初始计数值BL DELAY ;调用延迟子程序B LOOPSTARDELAYSUB R0,R0,#1CMP R0,#0x0BNE DELAYMOV PC,LR10.7在上题中，如果要加入一个按键，实现按键按下时流水灯停止流动，按键放开时流水灯正常流转的功能，思考应怎样修改电路和程序？在上题的基础上，添加一个GPIO口作为输入管脚(GPA的GPA[0])，按键按下GPA[0]值为1，否则为零。

“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 )。

第一章作业答案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。

第二章作业答案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）/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)A （2）B （3）A （4）BCD （5）D,C2.5通常使用逻辑运算代替数值运算是非常方便的。

“微处理器系统原理与嵌入式系统设计”第十章习题解答10.2 简述以ARM微处理器为核心的最小硬件系统的组成？●ARM微处理器；●电源模块，包括CPU内核和I/O接口电源；●时钟模块，包括系统主时钟和实时时钟；●复位模块，包括系统加电复位、手动复位和内部复位；●存储器模块，包括程序保存存储器和程序运行存储器；●JTAG调试接口模块。

10.4 简述S3C2440A芯片中各模块时钟信号产生及配置的原理。

为降低系统功耗，可时钟信号进行哪些处理？系统复位信号与各时钟信号有什么关系？当系统主时钟送入S3C2440A芯片后，进入其时钟发生模块，由锁相环进行相应的处理，最终得到FCLK，HCLK，PCLK和UCLK四组时钟信号。

其中，FCLK信号主要供给ARM920T内核使用，HCLK主要供给AHB总线、存储器控制器、中断控制器、LCD控制器、DMA控制器和USB主机模块；PCLK主要供给访问APB总线的外设，例如WDT，I2S，I2C，PWM定时器，MMC接口，ADC，UART，GPIO，RTC和SPI模块；UCLK主要提供USB模块需要的48MHz 时钟。

为降低系统功耗，可对时钟信号进行门控管理。

最低功耗情况下，只开启FCLK信号，其他时钟信号关闭；若需对其他外设，只需使能相应总线及外设的时钟信号有效即可。

系统复位信号一般包括加电复位、手动复位和内部复位三类。

其中，加电复位和手动复位信号均来自外部复位电路，内部复位信号一般来自系统内部事务处理（例如看门狗复位等）。

因此，系统对外部复位信号波形有一定的要求，若不能满足要求系统将不能正常工作。

在S3C2440A芯片中，要完成正确的系统复位，在处理电源保持稳定之后，该信号必须至少维持4个FCLK时钟的低电平状态。

10.6 利用S3C2440A的GPIO端口，设计包含8个LED的流水灯电路，每个LED 间隔1S轮流点亮，试画出程序流程图并写出相关程序段。

假设利用S3C2440A芯片的GPIO端口G的第0~7引脚驱动8个LED电路，对应GPIO输出为0时LED灯亮，则相应程序流程图及相应程序段如下所示：GPGCON EQU 0x56000060GPGDAT EQU 0x56000064GPGUP EQU 0x56000068;配置GPGCON寄存器，设置相关引脚为输出功能LDR R0,=GPGCONLDR R1,[R0]BIC R1,R1,#0x0000FFFFORR R1,R1,#0x00005555STR R1,[R0];配置GPGUP寄存器，断开各上拉电阻LDR R0,=GPGUPLDR R1,[R0]ORR R1,R1,#0x00FFSTR R1,[R0];输出驱动数据，点亮对应LED等LDR R2,=GPGDATLDR R3,[R2]BIC R3,R3,#0x00FFORR R3,R3,#0x00FESTR R3,[R2]LDR R0,=0xFFFFFF ;初始计数值BL DELAY ;调用延迟子程序…LDR R2,=GPGDATLDR R3,[R2]BIC R3,R3,#0x00FFORR R3,R3,#0x007FSTR R3,[R2]LDR R0,=0xFFFFFF ;初始计数值BL DELAY ;调用延迟子程序B LOOPSTARDELAYSUB R0,R0,#1CMP R0,#0x0BNE DELAYMOV PC,LR10.7 在上题中，如果要加入一个按键，实现按键按下时流水灯停止流动，按键放开时流水灯正常流转的功能，思考应怎样修改电路和程序？在上题的基础上，添加一个GPIO口作为输入管脚(GPA的GPA[0])，按键按下GPA[0]值为1，否则为零。

微处理器系统结构与嵌入式系统设计（第2版）第3章答案“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处理器有哪些功能？说明实现这些功能各需要哪些部件，并画出处理器的基本结构图。

处理器的基本功能包括数据的存储、数据的运算和控制等功能。

其有5个主要功能：①指令控制②操作控制③时间控制④数据加工⑤中断处理。

其中，数据加工由ALU 、移位器和寄存器等数据通路部件完成，其他功能由控制器实现。

处理器的基本结构图如下：寄存器组控制器整数单元浮点单元数据通路处理器数据传送到内存数据来自内存数据传送到内存指令来自内存3.2处理器内部有哪些基本操作？这些基本操作各包含哪些微操作？处理器基本操作有：取指令、分析指令、执行指令。

取指令：当程序已在存储器中时，首先根据程序入口地址取出一条程序，为此要发出指令地址及控制信号。

分析指令：对当前取得的指令进行分析，指出它要求什么操作，并产生相应的操作控制命令。

执行指令：根据分析指令时产生的“操作命令”形成相应的操作控制信号序列，通过运算器、存储器及输入/输出设备的执行，实现每条指令的功能，其中包括对运算结果的处理以及下条指令地址的形成。

3.3什么是冯·诺伊曼计算机结构的主要技术瓶颈？如何克服？冯·诺伊曼计算机结构的主要技术瓶颈是数据传输和指令串行执行。

可以通过以下方案克服：采用哈佛体系结构、存储器分层结构、高速缓存和虚拟存储器、指令流水线、超标量等方法。

3.5指令系统的设计会影响计算机系统的哪些性能？指令系统是指一台计算机所能执行的全部指令的集合，其决定了一台计算机硬件主要性能和基本功能。

指令系统一般都包括以下几大类指令。

：1）数据传送类指令。

（2）运算类指令包括算术运算指令和逻辑运算指令。

（3）程序控制类指令主要用于控制程序的流向。

（4）输入/输出类指令简称I/O 指令，这类指令用于主机与外设之间交换信息。

因而，其设计会影响到计算机系统如下性能: 数据传送、算术运算和逻辑运算、程序控制、输入/输出。

“微处理器系统结构与嵌入式系统设计”第一章习题解答1.1什么是冯·诺伊曼计算机？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。

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。

1.4 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。

）1.5什么是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。

1.7 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。

微处理器系统结构与嵌入式系统设计智慧树知到课后章节答案2023年下广西科技大学广西科技大学绪论单元测试1.只有理解了计算机系统结构与组织原理这些基础知识才能够真正理解计算机系统的行为原理。

答案:对第一章测试1.对于第一台电子数字计算机ENIAC，下列描述正确的是（）答案:基本元器件为体积很大的真空电子管2.在现代SOC设计技术理念中，（）是构成SOC的基本单元。

答案:IP3.嵌入式计算机系统与通用计算机系统相比下列哪项不是嵌入式系统特征的（）。

答案:开发平台与运行平台都是通用计算机4.下面哪个系统属于嵌入式系统( )答案:华为P系列手机5.以下哪个不是嵌入式设备（）答案:web服务器第二章测试1.计算机的软硬件分层模型中，包括1指令系统，2数字逻辑电路，3操作系统，4MOS管，5应用软件等，从低往上的层次排列顺序是（）。

答案:421352.以下被公认为计算机基本体系架构的是（）。

答案:冯.诺依曼计算机3.计算机系统中的软、硬件在逻辑上具有等效性，提高硬件功能实现的比例将会（）。

答案:提高执行速度4.下列属于计算机系统硬件的是（）。

答案:异常事件处理电路5.下列不属于冯·诺依曼体系结构定义的计算机硬件组成部分的是（）。

答案:Cache第三章测试1.CPU是计算机系统的核心部件，下列部件中肯定不包含在CPU内部的部件是（）答案:主存2.寄存器间接寻址方式中，操作数存放在（）中。

答案:主存3.微处理器内部标志寄存器（或称为程序状态寄存器）的主要作用是（）。

答案:产生影响或控制某些后续指令所需的标志4.在变址寻址方式中，若变址寄存器的内容是4E3CH，指令中给出的偏移量为63H,则数据的有效地址为4E9FH (只需要填阿拉伯数字和大写字母,共需4位) （）答案:对5.某时钟速率为2.5GHz的流水式处理器执行一个有150万条指令的程序。

流水线有5段，并以每时钟周期1条的速率发射指令。

不考量分支指令和乱序执行带来的性能损失。

《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。

《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。