描述嵌入式系统的几个组成部分的层次结构

2025年软件资格考试嵌入式系统设计师(基础知识、应用技术)合卷(中级)模拟试卷(答案在后面)一、基础知识（客观选择题，75题，每题1分，共75分）1、嵌入式系统通常由哪些部分组成？（）A. 中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出设备B. 中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出设备、电源C. 中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出设备、电源、操作系统D. 中央处理器（CPU）、存储器、输入/输出设备、电源、网络接口2、嵌入式系统设计时，以下哪种设计方法是最常用的？（）A. 传统的模块化设计B. 面向对象的编程设计C. 面向服务的架构（SOA）设计D. 软件即服务（SaaS）设计3、在嵌入式系统设计中，下列哪个处理器架构最常用于需要高性能与低功耗特性的设备？A. X86B. MIPSC. ARMD. PowerPC4、RTOS（实时操作系统）的主要特征是什么？A. 支持多任务处理B. 提供图形界面支持C. 确保关键任务在规定时间内完成D. 具备网络通讯功能5、以下哪种编程语言通常被用于嵌入式系统开发？（）A. JavaB. CC. PythonD. JavaScript6、嵌入式系统通常由以下几个部分组成，以下哪个不是嵌入式系统的组成部分？（）A. 中央处理单元（CPU）B. 存储器C. 输入/输出接口D. 主板7、在下列存储器中，存取速度最快的是：A. 硬盘存储器B. 内存储器C. 光盘存储器D. 软盘存储器8、下面关于微处理器的叙述中，错误的是：A. 微处理器通常使用单片机集成技术制造B. 它至少具有运算和控制功能，但不具备存储功能C. Pentium处理器是当前PC机中使用的微处理器之一D. 它用作嵌入式系统的中央处理器9、嵌入式系统中的中断服务程序（ISR）通常具有哪些特点？10、以下哪个不是嵌入式系统中的实时操作系统（RTOS）的特点？11、下列哪项不属于嵌入式系统的硬件组成部分？A、微处理器B、存储器C、操作系统D、输入/输出接口12、嵌入式系统的设计过程中，功耗是一个重要的考虑因素。

嵌入式系统逻辑结构
嵌入式系统的逻辑结构通常包括处理器、存储器、输入/输出接口和总线等组成部分。

处理器是系统的核心，负责执行指令和控制系统的运行；存储器用于存储程序、数据和系统状态；输入/输出接口用于连接外部设备，实现系统与外部世界的交互；总线则是连接各个组件的通信通道，负责数据和控制信息的传输。

这些组件相互协作，构成了嵌入式系统的逻辑结构，实现了系统的功能和性能要求。

在实际的嵌入式系统中，这些组件的具体实现和连接方式会根据系统的应用和需求而有所不同。

嵌入式系统导论复习题嵌入式系统导论复习题一填空1、嵌入式系统通常是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，对功能、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

2、嵌入式系统的可靠性是嵌入式计算机的生命线。

3、嵌入式系统的基本结构一般可分为硬件和软件，硬件包括嵌入式核心芯片、存储器系统及外部接口，软件包括应用软件、编程接口、嵌入式操作系统和板升级支持包。

4、嵌入式处理器主要包括EMPU、EMCU、EDSP和ESOC。

其中ESOC最大的特点是成功实现了软硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入操作系统的代码模块。

5、目前使用的嵌入式操作系统有好几十种，最常用的是LINUX和WINCE。

6、嵌入式系统的系统级设计方法主要有先硬件后软件设计方法和软硬件协同设计的方法，其中针对单片机的开发是采用先硬件后软件的方法。

7、嵌入式软件可分为系统软件、支撑软件和应用软件三类。

8、嵌入式处理器是嵌入式硬件系统的核心，其种类非常多，常见的有ARM处理器、MIPS处理器和PowerPC处理器。

9、TI公司的TMS320C2XXX系列的DSP可作为MCU进行使用。

10、标准的嵌入式系统架构有两大体系：RISC和CISC，其中RISC架构的处理器包括ARM、MIPS、PowerPC、ARC等，CISC架构为我们所熟知的是INTEL的X86架构、VIA架构和AMD架构。

11、ARM7系列微处理器为32位RISC处理器。

12、国产嵌入式处理器的代表芯片为方舟和龙芯系列处理器。

13、存储器有三个主要特性：速度、容量和价格。

其中寄存器速度最快、价位最高、容量最小；主存用来存放将要参与运行的程序和数据；存取速度和容量介于寄存器和主存之间的为高速缓冲存储器cache。

14、按存储器的作用不同，可分为主存储器、辅助存储器和缓冲存储器，其中RAM和ROM属于主存储器。

15、RAM主要有SRAM和DRAM，常见的RAM容量扩展方法为字长扩展和字数扩展。

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）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。

存储器按存储信息的功能可分为只读存储器ROM（Read Only Memory）和随机存储器RAM（Random Access Memory）
嵌入式系统中的输入形式一般包括触摸屏、语音输入、按键和虚拟键盘等
输出设备则主要有LCD 显示和语音输出
外围接口主要有GPIO、串口、I2C总线、USB总线和IEEE 1394总线等等
怀特电子高可靠性存储器系列 IDT公司FIFO及双口RAM Cypress公司高速SRAM系列 现代电子公司SDRAM系列 Intel公司 大容量Flash系列
嵌入式系统硬件
第二讲 嵌入式系统的组成结构
嵌入式系统的组成结构
嵌入式系统的硬件组成
嵌入式系统硬件涉及的几个关键概念
嵌入式操作系统
嵌入式操作系统涉及的几个关键概念
特征：MMU, Cache 最快频率、最高性能、合理功耗
特征：MPU, Cache 实时响应、合理性能、较低功耗
特征：no sub-memory system 一般性能、最低成本、极低功耗
嵌入式外围设备：在嵌入式系统硬件构成中，除核心控制部件(嵌入式微处理器/DSP为核心的微控制器、SoC)以外的各种存储器、输入/输出接口、作为人机接口的显示器/键盘、串行通信接口等。
嵌入式软件系统的分类
嵌入式软件
系统软件
支撑软件
应用软件
控制、管理计算机系统的资源
嵌入式操作系统 嵌入式中间件(CORBA、 Java) 等等
辅助软件开发的工具
系统分析设计工具 仿真开发工具 交叉开发工具 测试工具 配置管理工具 维护工具等
面向应用领域
手机软件 路由器软件 交换机软件 飞控软件等
指令寄存器
控制器

嵌入式软件架构分层的内涵与优缺点作者：蒙晓燕来源：《无线互联科技》2021年第21期摘要：文章首先从架构分层内涵出发，阐述了多层软件开发模型，然后分析了嵌入式软件架构分层优点和缺点，最后探讨了嵌入式软件架构分层设计方式与实现举措，希望以此为研究相同问题的人士提供有价值的参考，继而有效提高软件的实用性与经济效益。

关键词：嵌入式软件；架构分层；内涵；优缺点0引言嵌入式系统关键是以应用为主，将计算机技术作为基础，充分满足用户对成本与功能、体积与功耗等多方面要求的系统。

但在过去开发嵌入式系统软件的时候，全部软件涵盖操作系统、应用程序与硬件底层，是共同开发的，不能分开。

伴随嵌入式系统软件规模越来越复杂，越来越庞大，该种开发模式愈发暴露出更多的缺点和不足。

由于该模式针对不一样的硬件平台需要重新开始，接着开发出新的软件就其要实现的功能大部分相差无几甚而相同，但限制了软件的反复使用，与此同时还增加了开发时间与开发成本。

1架构分层内涵伴随社会经济的持续发展与进步，开始涌现出了各种各样的高新技术，这些高新技术在很大程度上有效改善了传统劳动力生产的模式，促使人们在工作岗位上可以更好地释放出自己的潜在能力。

与此同时，流水线形式的生产模式能够大大提高相关人员工作熟练程度，有效地减少了在实际工作中不必要出现的经济损失，不仅提高了生产力，还提升了经济效益与社会效益。

分工合作这一概念同样适用于嵌入式软件开发领域。

首先，相邻的两个软件模块可以彼此紧密联系；其次，好似金字塔结构，下层软件层并不了解还存在高层次软件层。

因此，仅需要满足上述两个特点，即为架构分层，此为软件架构分层思想基础。

软件架构分层发挥着重要作用，特别是在开发阶段，采取架构分层理念，可以发挥出显著的优势，因此需要相关人员做出更加深入的研究和探讨。

2多层软件开发模型分析2.1软件开发分层技术在软件开发中运用分层技术，实则是合理对用户的一切需求展开分析与梳理，把软件系统内每一个功能领域抽象化，明确系统内部每一个层次间的关系，继而简化模块开发过程，把系统开发问题变成了简单软件设计方面的问题。

嵌入式系统基础课程教学大纲（EmbeddedMicroprocessorSystem）学时数：32其中：实验学时：0课外学时：0学分数：2适用专业：计算机科学与技术一、课程的性质、目的和任务本课程是计算机科学与技术专业本科生的一门专业选修课程。

通过本课程的学习，使学生掌握嵌入式系统的基础知识，熟悉典型的嵌入式微处理器及嵌入式操作系统，掌握嵌入式系统的一般设计方法与开发过程，具备初步的嵌入式系统的软硬件设计开发能力，为嵌入式系统的实际应用打下基础。

二、课程教学的基本要求（一）掌握嵌入式系统的基本概念、基本组成及发展、嵌入式处理器及嵌入式操作系统分类（二）掌握ARM嵌入式微处理器体系结构、ARM指令系统及ARM汇编语言（H）掌握嵌入式1inUX 操作系统内核结构及文件系统（四）掌握嵌入式系统的一般设计流程、典型开发环境及开发工具（五）掌握基于ARM嵌入式微处理器的典型接口设计（六）初步掌握基于嵌入式1inUX操作系统的软件设计三、课程的教学内容、重点和难点第一章嵌入式系统基础知识一、嵌入式系统简介二、嵌入式处理器第二章嵌入式系统一般设计方法一、嵌入式系统的层次结构二、嵌入式系统的设计流程第三章ARM处理器体系结构及指令系统一、ARM微处理器的体系结构二、指令系统三、基于ARM体系的汇编语言程序设计第四章基于ARM处理器的硬件平台设计一、基于微处理器的嵌入式系统的硬件设计二、存储系统的分析与设计三、通用I/O接口的设计第五章嵌入式1inux操作系统一、1i1IUX及其应用二、嵌入式1inux内核三、嵌入式1inUX文件系统第六章嵌入式1inux系统的Boot1oader设计一、Boot1oader的基本概念二、Boot1oader的具体实现重点：Boot1oader的基本概念难点：BOOt1Oader的具体实现第七章嵌入式1inux程序设计基础一、嵌入式1inUX开发基础二、1inUX的常用工具三、嵌入式1inUX操作系统的开发工具四、交叉开发环境重点：嵌入式1inUX操作系统的开发工具、难点：交叉开发环境第八章嵌入式1inux系统的驱动开发一、1inUX下的设备驱动程序简介二、设备驱动程序的开发过程三、典型设备驱动程序设计分析第九章嵌入式网络程序设计一、嵌入式以太网基础知识二、以太网接口设计三、1in1IX网络编程实现重点：以太网接口设计、1inUX网络编程实现难点：1inUX网络编程实现第十章嵌入式1inux图形用户界面编程一、1inux图形开发基础二、嵌入式1inIIX图形用户界面简介四、课程各教学环节要求（一）作业根据课程学习需要，安排适当课外作业。

第三节 嵌入式应用软件与开发平台
嵌入式窗口系统 是一种用于控制嵌入式系统中的位映像显示设备与输 入设备的软件系统，管理屏幕、窗口、字体、光标、 入设备的软件系统，管理屏幕、窗口、字体、光标、图形图 像等资源及输入设备。 像等资源及输入设备。 1、图形用户界面系统的层次模型
第三节 嵌入式应用软件与开发平台
第二节 嵌入式系统的组成
3、存储器 主要分为三种： 主要分为三种： 高速缓存（Cache）、片内主存和片外主存、外存。 ）、片内主存和片外主存 高速缓存（Cache）、片内主存和片外主存、外存。 高速缓存： 高速缓存： 高速缓存是存放当前使用最多的程序代码和数据的。 高速缓存是存放当前使用最多的程序代码和数据的。嵌 入式系统中，Cache全部集成在嵌入式微处理器内部 全部集成在嵌入式微处理器内部， 入式系统中，Cache全部集成在嵌入式微处理器内部，可以分 为数据Cache 指令Cache和混合Cache Cache， Cache和混合Cache。 为数据Cache，指令Cache和混合Cache。 主存： 主存： 用来存放系统和用户的程序和数据。 用来存放系统和用户的程序和数据。 外存： 外存： 用来存放不常用的或暂不使用的信息。 用来存放不常用的或暂不使用的信息。
1、运行j2me的嵌入式主要有两大类： 运行j2me的嵌入式主要有两大类： j2me的嵌入式主要有两大类 第一类是受限连接设备：智能手机、PDA等 第一类是受限连接设备：智能手机、PDA等。 第二类是连接设备：车用导航、机顶盒、 第二类是连接设备：车用导航、机顶盒、数字电视以及可视 电话。 电话。
第三节 嵌入式应用软件与开发平台
嵌入式系统设计 嵌入式系统设计
主要讨论两部分内容
嵌入式系统的基本知识 嵌入式系统的开发设计

嵌入式系统《嵌入式系统》试题库一、填空题1、嵌入式系统的基本定义为：以应用领域中心，以计算机技术为基础，软件硬件可以剪裁，适应环境应用领域系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

2、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。

3、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、板级支持包（或硬件抽象层）和硬件层。

4、嵌入式产品的主要度量指标包含：上市时间、设计成本和产品质量。

5、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、系统集成和系统测试。

6、需求分析包含：功能性需求分析和非功能性需求分析。

7、确认输出信号就是数字信号还是模拟信号属功能性市场需求。

8、确认系统的物理尺寸和重量属非功能性市场需求。

9、在嵌入式系统的设计过程中，其中规格说明解决“做什么”。

10、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”。

11、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。

12、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。

13、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。

14、在嵌入式系统的设计过程中，顺利完成原理图设计应当在构件设计阶段顺利完成。

15、在嵌入式系统的设计过程中，顺利完成版图设计应当在构件设计阶段顺利完成。

16、在嵌入式系统的设计过程中，顺利完成软件设计应当在构件设计阶段顺利完成。

17、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、规格说明和体系结构设计）和系统调试。

18、设计流程所指的就是设计过程中所经历的过程步骤。

19、设计重用技术主要分为基于ip核的模块级重用和基于平台的系统级重用。

20、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证几个阶段组成。

21、嵌入式处理器的分类包含三种，分别就是：嵌入式微处理器、微控制器（或单片机）和数字信号处理器（dsp）。

逻辑结果正确 在要求的时间内
2．RTOS特点

约束性


时间约束 资源约束（能耗，费用） 执行顺序约束（多任务操作系统，每一组任务都要 在时间约束内完成） 性能约束（可靠性）
完成实时任务所需的执行时间应该是可知的 在系统最坏情况下都能正常工作或避免损失

可预测性


可靠性


交互性

硬件层
output
analog
CPU
input
analog
embedded computer
mem
嵌入式微处理器

嵌入式微处理器的体系结构


冯· 诺依曼体系结构 哈佛体系结构(指令数据分别存储在不同 memory中，且不同总线)，
精简指令系统（Reduced Instruction Set Computer，RISC） 复杂指令集系统CISC（Complex Instruction Set Computer, CISC）。

硬盘、NAND Flash、CF卡、MMC和SD卡等 用来存放大数据量的程序代码或信息，

容量较大 读取速度慢
通用设备接口和I/O接口

与外界交互所需要的通用设备接口



GPIO、 A/D（模／数转换接口） D/A（数／模转换接口） RS-232接口（串行通信接口） Ethernet（以太网接口） USB（通用串行总线接口） 音频接口 VGA视频输出接口 I2C（现场总线） SPI（串行外围设备接口） IrDA（红外线接口）

轻型、占用资源少、高性能、高可靠性、 便于移植、可配置 实现方法：

《嵌入式系统》试题库一、填空题1、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、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。

3、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、板级支持包（或硬件抽象层）和硬件层。

4、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。

5、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、系统集成和系统测试。

6、需求分析包括：功能性需求分析和非功能性需求分析。

7、确定输入信号是数字信号还是模拟信号属于功能性需求。

8、确定系统的物理尺寸和重量属于非功能性需求。

9、在嵌入式系统的设计过程中，其中规格说明解决“做什么”。

10、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”。

11、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。

12、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。

13、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。

14、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。

15、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。

16、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。

17、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、规格说明和体系结构设计）和系统调试。

18、设计流程指的是设计过程中所经历的过程步骤。

19、设计重用技术主要分为基于IP 核的模块级重用和基于平台的系统级重用。

20、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证几个阶段组成。

21、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）和数字信号处理器（DSP）。

嵌入式系统计算机组成与体系结构考试（答案见尾页）一、选择题1. 嵌入式系统主要由哪两部分组成？A. CPU和存储器B. 存储器和I/O设备C. CPU和I/O设备D. CPU和总线2. 嵌入式系统的基本体系结构包括哪几个层次？A. 物理层B. 数据链路层C. 网络层D. 传输层E. 应用层3. 嵌入式微处理器中，存储器的地址空间分配通常采用哪种方式？A. 分段B. 分页C. 混合D. 重叠4. 嵌入式系统中，广泛使用的通信协议标准有哪些？A. TCP/IPB. UDPC. ICMPD. ARPE. PPP5. 嵌入式系统硬件平台的主要特点是什么？A. 高性能B. 低功耗C. 可靠性高D. 易于升级6. 嵌入式系统中，实现程序调试的方法通常有哪些？A. 内部调试B. 外部调试C. 在线调试D. 离线调试7. 嵌入式系统应用程序开发通常使用哪种编程语言？A. C语言B. C++语言C. Java语言D. Python语言8. 嵌入式系统中，实现数据压缩和解压缩的常见算法有哪些？A. LZW算法B. Huffman编码C. Run-Length编码D. Deflate算法9. 嵌入式系统中，实现多线程的几种技术有哪些？A. 使用POSIX线程库B. 使用Windows APIC. 使用实时操作系统(RTOS)D. 使用汇编语言直接实现10. 嵌入式系统硬件抽象层(OSAL)的主要功能是什么？A. 提供标准的API接口B. 管理硬件资源C. 实现设备驱动D. 提供任务调度功能11. 嵌入式系统的基本组成是什么？A. CPU、内存、外设和接口B. CPU、存储器、外部设备和连线C. CPU、存储器、总线和接口D. CPU、存储器、总线和外部设备12. 嵌入式系统的硬件层包括哪些部分？A. CPUB. 存储器C. 总线D. I/O设备13. 嵌入式系统的软件层包括哪些部分？A. 操作系统B. 驱动程序C. 中间件D. 应用程序14. 嵌入式系统的运行环境通常是什么？A. 实时操作系统B. 批处理操作系统C. 微内核操作系统D. 混合操作系统15. 嵌入式系统的设计原则包括哪些？A. 可靠性、稳定性、可扩展性和效率B. 可靠性、稳定性、可扩展性和功耗C. 可靠性、稳定性、可扩展性和成本D. 可靠性、稳定性、可扩展性和安全性16. 嵌入式系统的开发流程通常是什么？A. 需求分析、设计、编码、测试、维护B. 需求分析、设计、编码、测试、部署C. 需求分析、设计、编码、测试、上线D. 需求分析、设计、编码、测试、退役17. 嵌入式系统的应用领域有哪些？A. 消费电子B. 工业控制C. 医疗设备D. 交通物流18. 嵌入式系统的核心技术包括哪些？A. 微处理器技术B. 微控制器技术C. 操作系统技术D. 网络通信技术19. 嵌入式系统的开发工具包括哪些？A. 集成开发环境（IDE）B. 编程语言C. 开发板D. 制冷器20. 嵌入式系统的未来发展趋势是什么？A. 人工智能B. 5G通信C. 物联网D. 虚拟现实21. 嵌入式系统的基本组成是什么？A. CPU、内存、外设和接口B. CPU、存储器、外部设备和总线C. CPU、存储器、输入输出设备D. CPU、存储器、接口和通信总线22. 嵌入式系统的核心组成部分是什么？A. CPUB. 内存C. 存储器D. 总线23. 嵌入式系统中，CPU的主要特点是什么？A. 高速运算能力B. 高功耗C. 低功耗D. 高性能24. 嵌入式系统中，存储器的主要类型有哪些？A. RAMB. ROMC. Flash MemoryD. Hard Disk25. 嵌入式系统中，外部设备的主要作用是什么？A. 输入数据到系统B. 输出数据到用户C. 控制系统的运行D. 存储数据26. 嵌入式系统中，总线的类型有哪些？A. 控制总线B. 数据总线C. 地址总线D. 多总线27. 嵌入式系统的设计原则是什么？B. 安全性C. 实时性D. 低功耗28. 嵌入式系统的应用领域有哪些？A. 消费电子产品B. 工业控制系统C. 医疗设备D. 汽车电子29. 嵌入式系统的发展趋势是什么？A. 微型化B. 集成化C. 人工智能化D. 云计算化30. 嵌入式系统的开发流程通常包括哪些阶段？A. 需求分析B. 设计C. 编程D. 调试E. 测试F. 生产31. 嵌入式系统的基本组成是什么？A. CPU、内存、外设和接口B. CPU、存储器、外部设备和总线C. CPU、存储器、输入输出设备D. CPU、存储器、外部设备和操作系统32. 嵌入式系统的硬件层包括哪些？A. CPUB. 存储器D. 输入输出设备33. 嵌入式系统的核心是哪一个部件？A. CPUB. 存储器C. 总线D. 操作系统34. 嵌入式系统中，存储器的主要作用是什么？A. 存储程序B. 控制执行C. 存储数据D. 存储指令和数据35. 嵌入式系统中，外部设备的作用是什么？A. 输入数据到系统B. 输出数据到用户C. 控制执行D. 存储数据36. 嵌入式系统的总线通常用于连接哪些部件？A. CPU、存储器和外部设备B. CPU、存储器和显示器C. CPU、存储器和打印机D. CPU、存储器和键盘37. 嵌入式系统中，操作系统的功能包括哪些？A. 进程管理B. 内存管理C. 文件管理D. 设备管理38. 嵌入式系统的实时性主要依赖于哪一个组成部分？A. CPUB. 存储器C. 总线D. 操作系统39. 嵌入式系统的安全性主要依赖于哪一个组成部分？A. CPUB. 存储器C. 总线D. 操作系统40. 嵌入式系统的设计原则包括哪些？A. 可靠性B. 安全性C. 实时性D. 低功耗二、问答题1. 什么是嵌入式系统？请简述其特点。

在嵌入式系统中，I/O操作通常被映射成存储器操作，即输入／输
出是通过存储器映射的可寻址外围寄存器和中断输入的组合来实
现的。I/O的输出操作可通过存储器写入操作实现；I/O的输入操 作可通过存储器读取操作实现。这些存储器映射的I/O空间不满足 cache所要求的特性，不能使用cache技术，一些嵌入式系统使用 存储器直接访问（DMA）实现快速存储。
嵌入式系统的存储器与通用系统的存储器有所不同，通常由ROM、 RAM、EPROM等组成。嵌入式存储器一般采用存储密度较大的存 储器芯片，存储容量与应用的软件大小相匹配。
4.2.3 常见的嵌入式系统存储设备 1．RAM（随机存储器） RAM可以被读和写，地址可以以任意次序被读。常见RAM的种类
MMU中的域指的是一些段、大页或者小页的集合。每个域的访问 控制特性都是由芯片内部的寄存器中的相应控制位来控制的。例 如在ARM嵌入式系统中，每个域的访问控制特性都是由CP15中的 寄存器C3中的两位来控制的。
MMU中的快速上下文切换技术（Fast Context Switch Extension， FCSE）通过修改系统中不同进程的虚拟地址，避免在进行进程间 切换时造成的虚拟地址到物理地址的重映射，从而提高系统的性 能。
当ARM处理器请求存储访问时，首先在TLB中查找虚拟地址。如 果系统中数据TLB和指令TLB是分开的，在取指令时，从指令TLB 查找相应的虚拟地址，对于内存访问操作，从数据TLB中查找相 应的虚拟地址。
嵌入式系统中虚拟存储空间到物理存储空间的映射以内存块为单 位来进行。即虚拟存储空间中一块连续的存储空间被映射到物理 存储空间中同样大小的一块连续存储空间。在页表和TLB中，每 一个地址变换条目实际上记录了一个虚拟存储空间的内存块的基 地址与物理存储空间相应的一个内存块的基地址的对应关系。根 据内存块大小，可以有多种地址变换。

1.嵌入式系统定义p1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。

2.嵌入式系统的组成结构，层次关系p4、板级支持包p61．硬件层硬件层由嵌入式微处理器、存储系统、通信模块、人机接口、其它I/O接口（A/D、D/A、通用I/O等）以及电源等组成。

嵌入式系统的硬件层以嵌入式微处理器为核心。

2．中间层硬件层与软件层之间为中间层，它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。

中间层一般包括：硬件抽象层（Hardware Abstract Layer，HAL）板级支持包（Board Support Package，BSP）3．软件层实时操作系统（Real Time Operating System，）文件系统图形用户接口（Graphical User Interfaces，GUI）网络系统通用组件模块RTOS是嵌入式应用软件的基础和开发平台。

4．功能层功能层由基于RTOS开发的应用程序组成，用来完成实际所需的应用功能。

功能层是面向被控对象和用户的，当需要用户操作时往往需要提供一个友好的人机界面。

3.嵌入式处理器的分类，有哪些典型的嵌入式处理器p8嵌入式处理器的分类：嵌入式微控制器（MCU），嵌入式微处理器（MPU），嵌入式DSP 处理器，SoC 片上系统。

1.嵌入式微控制器(MicroController)嵌入式微控制器又称单片机，就是将整个计算机系统集成到一块芯片中。

嵌入式微控制器将CPU、存储器（少量的RAM、ROM或两者都有）和其他外设封装在同一片集成电路里，因为其片上外设资源一般比较丰富，适合于控制，因此称为微控制器。

与嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本降低、可靠性提高。

由于微控制器低廉的价格、优良的功能，所以拥有的品种和数量最多，是目前嵌入式系统工业的主流。

第3章嵌入式系统随着信息技术的发展，嵌入式系统的应用越来越广，同时，在我国软件产业发展的规划中，也把嵌入式系统应用软件作为一个重点发展方面。

因此，系统架构设计师必须熟悉有关嵌入式系统的基础知识，掌握嵌入式系统架构设计技术。

根据考试大纲，本章要求考生掌握以下知识点：（1）信息系统综合知识：包括嵌入式系统的特点、嵌入式系统的硬件组成与设计、嵌入式系统应用软件及开发平台、嵌入式系统网络、嵌入式系统数据库、嵌入式操作系统与实时操作系统。

（2）系统架构设计案例分析：包括实时系统和嵌入式系统特征、实时任务调度和多任务设计、中断处理和异常处理、嵌入式系统开发设计。

3.1嵌入式系统概论嵌入式系统是一种以应用为中心，以计算机技术为基础，可以适应不同应用对功能、可靠性、成本、体积、功耗等方面的要求，集可配置可裁减的软、硬件于一体的专用计算机系统。

它具有很强的灵活性，主要由嵌入式硬件平台、相关支撑硬件、嵌入式操作系统、支撑软件以及应用软件组成。

3.1.1 嵌入式系统的特点嵌入式系统具有以下特点：（1）系统专用性强。

嵌入式系统是针对具体应用的专门系统。

它的个性化很强，软件和硬件结合紧密。

一般要针对硬件进行软件的开发和移植，根据硬件的变化和增减对软件进行修改。

（2）软、硬件依赖性强。

嵌入式系统的专用性决定了其软、硬件的互相依赖性很强，两者必须协同设计，以达到共同实现预定功能的目的，并满足性能、成本和可靠性等方面的严格要求。

（3）系统实时性强。

在嵌入式系统中，有相当一部分系统对外来事件要求在限定的时间内及时做出响应，具有实时性。

（4）处理器专用。

嵌入式系统的处理器一般是为某一特定目的和应用而专门设计的，通常具有功耗低、体积小、集成度高等优点，能够把许多在通用计算机上需要由板卡完成的任务和功能集成到芯片内部，从而有利于嵌入式系统的小型化和移动能力的增强。

80系统架构设计师考试全程指导（第2版）（5）多种技术紧密结合。

嵌入式系统通常是计算机技术、半导体技术、电力电子技术及机械技术与各行业的具体应用相结合的产物。

复习大纲一、英文缩写解释1)SoC2)DSP3)ARM4)RISC5)CISC6)MIPS7)ROM8)RAM9)CPU10)ASIC11)BSP12)GUI13)PLD14)FPGA15)IDE16)USB17)MMU18)JTAG19)SDRAM20)PLL21)SRAM）22)UART23)VFS24)DMA25)BIOS26)GCC27)OS28)NFS29)OSI30)TCP/IP二、填空题1)嵌入式系统的三个组成要素为“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”。

2)ARM7TDMI的TDMI分别代表支持Thumb指令集、片上调试、长乘法与嵌入式跟踪宏单元。

3)宏观上看，嵌入式系统分为嵌入式硬件系统和嵌入式软件系统。

4)ARM处理器属于RISC处理器（RISC/CISC）。

5)自顶向下的设计流程主要为需求分析、规格说明、体系结构设计、软硬件构件设计和系统集成。

6)软硬件协同设计是指对系统中的软硬件部分使用统一的描述和工具进行集成开发，核心是软件与硬件同时设计与验证。

7)常用的嵌入式系统软件开发工具有编译器、链接器、仿真器、调试器。

8)ARM处理器有7种运行模式，分别为用户模式、快速中断模式、外部中断模式、管理模式、访问终止模式、系统模式、未定义指令模式。

9)ARM处理器有2种工作状态，分别为ARM状态和Thumb状态。

10)ARM指令集的寻址方式是指处理器根据指令编码信息获得指令操作数的方式。

ARM指令集的寻址方式有立即数寻址、寄存器寻址、寄存器移位寻址、寄存器间接寻址、基址变址寻址、相对寻址、多寄存器寻址、块拷贝寻址、堆栈寻址等（列举2种）。

11)指令“MOV R3，#0x3a”的寻址方式为立即数寻址。

12)ARM指令集的Load/Store指令主要完成功能是从内存中存取数据。

13)ARM处理器的PC寄存器的复位地址为0x0。

14)ARM处理器存储访问中，“字对齐”指的是内存地址最后2位必须为0。

硬件
1.3 嵌入式操作系统
基本概念 ——实时操作系统（RTOS） 实时操作系统是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，用户的应用程序是运 行于RTOS之上的各个任务，RTOS根据各个任务的要求，进行资源(包括存储器、外设等) 管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。在RTOS支持的系统中， 每个任务均有一 个优先级，RTOS根据各个任务的优先级，动态地切换各个任务，保证对实时性的要求。
1.2 嵌入式处理器
1.2.1嵌入式系统分类 按表现形式分：（硬件范畴）
芯片级嵌入（含程序或算法的处理器） 模块级嵌入（系统中的某个核心模块） 系统级嵌入SOC（System on a chip） 按实时性要求分：（软件范畴） 非实时系统（PDA，Personal Digital Assistant 個人數字助理） 软实时系统（消费类产品） 硬实时系统（导引头等工业和军工系统）
是嵌入式软件的基本要求，软件固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、 实时性。
（5）嵌入式软件开发走向标准化 嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行。
5、嵌入式系统应用领域
工业 工控设备 智能仪表 汽车电子
军事国防 军事电子
嵌入式应用
网络设备
电子商务 网络
消费电子 信息家电 智能玩具 通信设备 移动存贮
第一章嵌入式系统基础
主要内容
嵌入式硬件平台 微处理器、存储器、I/O… ARM和XScale的指令系统和体系结构
嵌入式操作系统 特点、进程调度、存储管理… μC/OS, Linux的移植、设备驱动和应用开发
嵌入式应用开发 基于μC/OS, Linux, WinCE等
使用教材
ARM9嵌入式系统设计与开发应用 熊茂华 杨震伦 主编 清华大学出版社