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计算机三级考试《嵌入式系统开发技术》复习要点（2）计算机三级考试《嵌入式系统开发技术》复习要点7、总线电路及信号驱动(1)总线是各种信号线的集合，是嵌入式系统中各部件之间传送数据、地址和控制信息的公共通路。
在同一时刻，每条通路线路上能够传输一位二进制信号。
按照总线所传送的信息类型，可以分为：数据总线(DB)、地址总线(AB)和控制总线(CB)。
(2)总线的主要参数：总线带宽：一定时间内总线上可以传送的数据量，一般用MByte/s表示。
总线宽度：总线能同时传送的数据位数(bit)，即人们常说的32位、64位等总线宽度的概念，也叫总线位宽。
总线的位宽越宽，总线每秒数据传输率越大，也就是总线带宽越宽。
总线频率：工作时钟频率以MHz为单位，工作频率越高，则总线工作速度越快，也即总线带宽越宽。
总线带宽=总线位宽×总线频率/8，单位是MBps。
常用总线：ISA总线、PCI总线、IIC总线、SPI总线、PC104总线和CAN总线等。
(3)只有具有三态输出的设备才能够连接到数据总线上，常用的三态门为输出缓冲器。
(4)当总线上所接的负载超过总线的负载能力时，必须在总线和负载之间加接缓冲器或驱动器，最常用的是三态缓冲器，其作用是驱动和隔离。
(5)采用总线复用技术可以实现数据总线和地址总线的共用。
但会带来两个问题：A、需要增加外部电路对总线信号进行复用解耦，例如：地址锁存器。
B、总线速度相对非复用总线系统低。
(6)两类总线通信协议：同步方式、异步方式。
(7)对总线仲裁问题的解决是以优先级(优先权)的概念为基础。
8、电平转换电路(1)数字集成电路可以分为两大类：双极型集成电路(TTL)、金属氧化物半导体(MOS)。
(2)CMOS电路由于其静态功耗极低，工作速度较高，抗干扰能力较强，被广泛使用。
(3)解决TTL与CMOS电路接口困难的办法是在TTL电路输出端与电源之间接一上拉电阻R，上拉电阻R的取值由TTL的高电平输出漏电流IOH来决定，不同系列的TTL应选用不同的R值。
全国计算机三级嵌入式系统开发技术考试大纲2014年全国计算机三级嵌入式系统开发技术考试大纲开发技术考试大纲(2013年版)基本要求1.具有嵌入式系统、微电子技术、数字媒体以及计算机网络的基础知识2.熟悉嵌入式微处理器的体系结构、功能特点，初步掌握ARM汇编语言程序设计3.熟悉嵌入式系统硬件的组成，掌握常用I/O接口和I/O设备的控制技术5.熟悉嵌入式系统的开发方法及常用工具，掌握开发嵌入式系统的基本技能考试内容一、嵌入式系统开发的基础知识1.嵌入式系统的特点、分类、发展与应用2.嵌入式系统的组成与微电子技术(集成电路、EDA、SoC、IP核等技术的.作用和发展)3.嵌入式系统与数字媒体(文本、图像和音频/视频等数字媒体的表示与处理)4.嵌入式系统与网络通信技术(数字通信与计算机网，TCP/IP协议，互联网接入技术等)二、嵌入式处理器1.嵌入式处理器的结构、特点与分类(不同类型的典型嵌入式处理器及其特点，嵌入式处理器分类等)2.ARM处理器内核的体系结构(工作状态，工作模式，寄存器组织，异常，数据类型与存储格式等)3.典型ARM处理器内核(ARM9，Cortex-A，Cortex-M，Cortex-R等的技术特点与应用领域)4.ARM处理器指令系统及汇编语言程序设计(指令格式，寻址方式，指令集，伪指令，语句格式与程序结构，ARM汇编语言与C的混合编程等)三、嵌入式系统硬件组成1.嵌入式硬件组成与嵌入式处理芯片(组成，特点，类型，ARM的AMBA总线，嵌入式处理芯片的选型)2.嵌入式系统的存储器(层次结构，分类，性能指标;片内存储器，片外存储器，外部存储设备等)3.I/O接口、I/O设备以及外部通信接口(GPIO、I2C、SPI、UART、USB、HDMI等;键盘、LED、LCD、触摸屏、传感器等;RS-232/RS-485、CAN、以太网和常用无线通信接口)4.基于ARM内核的典型嵌入式处理芯片(S3C2410/S3C2440芯片的内部结构，如片上总线、DMA、时钟控制、中断控制、GPIO、UART、I2C、SPI、Timer、RTC、WDT及其他硬件组件)四、嵌入式系统软件1.嵌入式系统的软件组成与实时操作系统(嵌入式系统软件组成，嵌入式操作系统的发展，实时系统与实时操作系统，微内核与宏内核，嵌入式操作系统的仿真平台等)2.板级支持软件包(BSP)和引导加载程序Bootloader(硬件抽象层HAL，BSP的功能和移植，Bootloader的执行过程，U-boot及其移植等)3.嵌入式Linux操作系统(嵌入式Linux的发展和自由软件，嵌入式Linux内核的结构、系统调用接口，常见嵌入式Linux等)4.嵌入式操作系统μC/OS-II(基本特点、代码结构、任务管理与调度、任务通信、中断处理、移植等)五、嵌入式系统的开发1.嵌入式系统的开发过程和工具(开发步骤，交叉开发平台和工具，系统的调试工具等)2.系统开发工具软件(ADS、RVDS的特点与使用，GCC的常用命令与参数)3.以S3C2410/S3C2440为背景的应用系统开发(硬件接口及部件的综合使用;无操作系统环境下的系统开发;μC/OS-II环境下的系统开发)考试方式上机考试，120分钟，满分100分包含：选择题(40分)、填空题(40分)、综合题(20分)。
计算机三级考试《嵌入式系统开发技术》复习要点以下是对文章进行润色改写的结果：1.嵌入式系统的定义⑴定义：嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础的专用计算机系统。
它具有软硬件可裁剪的特点,能够满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面的严格要求。
22)IP核模块有行为、结构和物理三个不同层面的设计。
根据描述功能行为的方式不同,可以将其分为软核、固核和硬核三类。
2.嵌入式系统的组成(I)硬件层:包括嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口等。
其中,嵌入式核心模块由微处理器、电源电路、时钟电路和存储器CaChe组成。
CaChe位于主存和嵌入式微处理器内核之间,用于存放最近使用的程序代码和数据,以减小存储器访问瓶颈,提高处理速度。
(2)中间层(也称为硬件抽象层HA1.或板级支持包BSP):它将系统上层软件和底层硬件分离开来,使上层软件开发人员无需关注底层硬件的具体情况,只需根据BSP层提供的接口进行开发。
BSP具有硬件相关性和操作系统相关性两个特点。
设计完整的BSP需要完成硬件初始化和设备驱动程序设计两部分工作。
(3)系统软件层：由RTOS,文件系统、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)应用软件层：由基于实时系统开发的应用程序组成。
3.实时系统(I)定义：实时系统是能在指定或确定的时间内完成系统功能,并对外部或内部、同步或异步事件做出响应的系统。
(2)区别:通用系统主要追求平均响应时间和用户使用方便,而实时系统主要考虑在最坏情况下的系统行为。
(3)特点：时间约束性、可预测性、可靠性、与外部环境的交互性。
(4)硬实时(强实时):应用的时间需求必须得到完全满足,否则会造成重大安全事故、生命财产损失和生态破坏,如航天、军事系统。
(6)任务的约束包括：时间约束、资源约束、执行顺序约束和性能约束。
4、实时系统的调度(I)调度：给定一组实时任务和系统资源，确定每个任务何时何地执行的整个过程。
2014年9月计算机三级嵌入式系统开发技术重点内容嵌入式系统及三要素定义：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。
简单定义：嵌入到对象体系中的专用计算机系统。
三要素：嵌入式系统的三个基本要素是嵌入性、专用性与计算机系统。
(1)嵌入性是把软件嵌入到Flash存储器中，(2)专用性是指针对某个具体应用领域和场合，量体裁衣式的定制适用该场合的专用系统，(3)计算机系统是指必须具有计算机系统的组成，核心是计算机系统。
三个要素决定了嵌入式系统是嵌入到对象体系中的一种专用的计算机系统。
嵌入式系统設計与开发原则与步驟1.設計与开发原則既然嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用的计算机系统，因此嵌入式系统设计的基本原则：物尽其用。
这一原则表明，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，以最小成本实现更高的性能，同时尽可能采用高效率的设计算法，以提高系统的整体性能，换句话说同，“物尽其用”就是“够用就好”，以最高性价比来设计嵌入式应用系统。
2、设计与开发步骤嵌入式系统的设计步骤包括需求分析、体系结构设计、硬件设计，软件设计,执行机构设计、系统集成和系统测试。
各个阶段之间往往要求不断的修改，直至完成最终设计目标。
ARM存储模式关于存储模式：大端模式和小端模式，靠GPE8(ENDIAN)高低电平决定，高电平大端模式，低电平小端模式。
让GPE8工作于功能1模式控制。
掌握大小端模式存储结构。
已知一个32位的一个字0x87654321，存放在内存0x12000004~0x12000007中，指出对于大端模式和小端模式下，字节0x65存放的地址。
ARM指令流水线关于指令流水线：ARM采用指令流水线技术。
不同内核指令流水线的级数不同。
采用指令流水线的作用是提高指令执行效率。
有3、5、6、7、8级不等。
对于一个具有1条8级指令流水线的ARM处理器，假设每1级所需要的时间为1ns，求这种ARM处理器执行4000条指令最快所需要的时间。
计算机三级嵌入式考试知识点整理（计算机三级嵌入式考试只考选择题和填空题）1.嵌入式系统的设计的三个阶段之一：1. 设计2.实现3.测试2.RISC架构的ARM微处理器的一般特点：1. 体积小、低功耗 2.大量使用寄存器3. 寻址方式灵活简3.通常所讲的交叉编译就是在X86架构的宿主机上生成适用于ARM架构的格式(elf)的可执行代码4.Boot Loader阶段1所完成的步骤的是:1. 硬件设备初始化 2. 拷贝Boot Loader的阶段2到RAM空间中3. 设置堆栈5.ARM的7种运行状态之一:1. 快中断状态2. 中断状态3. 无定义状态4.管理状态5.快速中断状态6.系统状态7.用户状态6.命令可以把server的/tmp mount到client的/mnt/tmp并且是：mount-o ro server:/tmp/mnt/tmp7.哪个GUI是由中国人主持的一个自由软件项目：MinuGUI8.嵌入式图形用户接口（GUI）的主要特点：1. 运行时占用的系统资源少 2.模块化结构，便于移植和定制3.可靠性高9.RISC指令系统特点的是:1. 指令长度固定，指令种类少2.设置大量通用寄存，访问存储器指令简单3. 选取使用频率较高的一些简单指令10.通常所说的32位微处理器是指CPU字长为32位11.在嵌入式软件交叉调试过程中，宿主机与目标机之间的连接与通信方式有:1.串口2.并口3.网络4.JTAG12.ADD R0,R1,[R2]属于寄存器间接寻址13.ADD R0,R0,#1属于立即寻址14.数据字越长则精度越高15.典型的计算机系统结构是冯诺依曼体系结构16.将传统的计算机系统芯片化，是嵌入式系统诞生后的∑发展模式发展模式17.RISC指令系统特点的是：1. 大量使用寄存器2.采用固定长度指令格式3.使用单周期指令4.寻址方式多18.与通用操作系统相比嵌入式操作系统还必须具有的特点是：1. 强稳定性，弱交互性2. 较强实时性19.嵌入式系统产品：1. PDA 2.ATM机 3. 机顶盒20.开源的嵌入式操作系统的是嵌入式linux21.虚拟文件系统的是vfs22.嵌入式系统通常执行特定功能23.在嵌入式产品需求分析阶段完成的任务是操作系统和硬件选型24.ARM处理器异常工作模式的是1. 快速中断模式2. 未定义模式 3. 数据访问终止模式25..嵌入式软件开发与通用软件开发增加了代码固化环节26.嵌入式系统调试方式中不占用系统资源的调试方式是ICE在线仿真器27.ARM汇编程序中实现程序跳转的方式使用跳转指令28.ADD R0,R1,[R2]中的第二操作数属于寄存器间接寻址方式29.烧写到FLASH里的是.bin格式的文件二、填空题1.ARM内核有（T）（D）（M）（I）四个功能模块。
计算机三级《嵌入式系统》考试内容一、嵌入式系统开发的基础知识1.嵌入式系统的特点、分类、发展与应用2.嵌入式系统的组成与微电子技术(集成电路、EDA、SoC、IP核等技术的作用和发展)3.嵌入式系统与数字媒体(文本、图像和音频/视频等数字媒体的表示与处理)4.嵌入式系统与网络通信技术(数字通信与计算机网，TCP/IP 协议，互联网接入技术等)二、嵌入式处理器1.嵌入式处理器的结构、特点与分类(不同类型的典型嵌入式处理器及其特点，嵌入式处理器分类等)2.ARM处理器内核的体系结构(工作状态，工作模式，寄存器组织，异常，数据类型与存储格式等)3.典型ARM处理器内核(ARM9，Cortex-A，Cortex-M，Cortex-R等的技术特点与应用领域)4.ARM处理器指令系统及汇编语言程序设计(指令格式，寻址方式，指令集，伪指令，语句格式与程序结构，ARM汇编语言与C的混合编程等)三、嵌入式系统硬件组成1.嵌入式硬件组成与嵌入式处理芯片(组成，特点，类型，ARM的AMBA总线，嵌入式处理芯片的选型)2.嵌入式系统的存储器(层次结构，分类，性能指标;片内存储器，片外存储器，外部存储设备等)3.I/O 接口、I/O 设备以及外部通信接口(GPIO、I2C、SPI、UART、USB、HDMI等;键盘、LED、LCD、触摸屏、传感器等;RS-232/RS-485、CAN、以太网和常用无线通信接口)4.基于ARM内核的典型嵌入式处理芯片(S3C2410/S3C2440芯片的内部结构，如片上总线、DMA、时钟控制、中断控制、GPIO、UART、I2C、SPI、Timer、RTC、WDT及其他硬件组件)四、嵌入式系统软件1.嵌入式系统的软件组成与实时操作系统(嵌入式系统软件组成，嵌入式操作系统的发展，实时系统与实时操作系统，微内核与宏内核，嵌入式操作系统的仿真平台等)2.板级支持软件包(BSP)和引导加载程序Bootloader(硬件抽象层HAL，BSP的功能和移植，Bootloader的执行过程，U-boot 及其移植等)3.嵌入式Linux操作系统(嵌入式Linux的发展和自由软件，嵌入式Linux内核的结构、系统调用接口，常见嵌入式Linux等)4.嵌入式操作系统C/OS-II(基本特点、代码结构、任务管理与调度、任务通信、中断处理、移植等)五、嵌入式系统的开发1.嵌入式系统的开发过程和工具(开发步骤，交叉开发平台和工具，系统的调试工具等)2.系统开发工具软件(ADS、RVDS的特点与使用，GCC的常用命令与参数)3.以S3C2410/S3C2440为背景的应用系统开发(硬件接口及部件的综合使用;无操作系统环境下的系统开发;C/OS-II环境下的系统开发)。
计算机三级嵌入式系统开发技术考点总结————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：嵌入式系统硬件组成概述嵌入式最小硬件系统：嵌入式处理器运行必备条件的硬件电路与嵌入式处理器共同构成了嵌入式最小硬件系统。
嵌入式最小硬件系统组成：嵌入式处理器、时钟电路、电源电路、复位电路、存储器、调试测试接口电源电路：嵌入式系统常用的电源模块式交流变直流（AC-DC）模块、直流到直流（DC-DC）模块以及低压差稳压器（LDO）。
稳压器包括普通稳压器和低压差稳压器LDO。
78XX系列属于普通稳压器，LM2576/2596为开关稳压芯片，CCAT6219/AS2815/1117/2908等属于低压差稳压器。
稳压器最大的特点是低噪声、低成本、纹波小、精度高、电路简单。
时钟电路：几乎所有的嵌入式处理器本质上均为同步时序电路，需要时钟信号才能按照节拍正常工作。
复位电路：嵌入式处理器都有一个系统复位引脚为nRESET或RESET，n表示低电平复位，不带n的表示高电平复位。
JTAG测试接口：联合测试行为小组（JTAG）是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试以及对系统进行仿真和调试。
测试访问口：TAP基于ARM内核的电性嵌入式应用系统硬件组成：嵌入式最小硬件系统、前向通道、后向通道、人机交互通道、以及相互互联通信通道等组成。
前向通道，即输入接口，包括传感器、信号调理电路（滤波器、放大器等）、A/D转换器等构成。
后向通道，即输出接口，包括D/A转换器、功率放大器。
执行器等组成。
人机交互通道，包括键盘或触屏输入接口以及LED或LCD显示输出接口。
相互互联通道，包括RS-232/RS-485串行通信接口、CAN 通信接口、以太网通信接口、USB通信接口等。
嵌入式处理芯片AMBA：先进微控制器总线体系结构系统总线（ASB、AHB、AXI、ACE）主要用于连接高带宽快速组件：电源管理与时钟控制器、测试接口如JTAG、外部存储器控制接口、DMA控制器、USB主机、片上SRAM及Flash、中断控制器、LCD控制器。
1、ARM采用定长指令格式,所有指令都是32位，Bit[24：21］为（ C ）Α．目标寄存器编码Ｂ．条件执行Ｃ．指令操作符编码Ｄ．永远是0补充：§3.1.1 ARM指令的一般编码格式ARM指令长度为固定的32位，采用RISC体系结构。
一条典型的ARM指令编码格式如下：其中：cond：指令执行的条件编码，多数指令可有条件执行［27:25］:指令类型及寻址方式编码，共有8种编码opcode：指令操作符编码S: 决定指令的操作是否影响CPSR的值Rn：包含第1个操作数的寄存器编码Rd：目标寄存器编码Shifter_operand:表示第2个操作数2）、Bit[15：11]目标寄存器编码3)、Bit［19：16］第一个操作数寄存器5)、Bit［20］指示本指令操作是否影响CPSR的值4）、Bit［31:28]条件执行24。
80386处理器是（ C ）Ｃ．32位处理器26。
嵌入式软件开发构建阶段的三步是（A—链接—B）Α．编译Ｂ．定址28. 以下不是嵌入式操作系统的是( A )Α．U—BootＢ．MontaVistaＣ．Windows CEＤ．RT-Linux (嵌入式操作系统，不是引导程序)64. EDSP只指( B )Α．嵌入式微控制器Ｂ．嵌入式数字信号处理器器Ｃ．嵌入式微处理Ｄ．嵌入式片上系统65。
能确定数据传输的宽度的是（ A )Α．数据线Ｂ．总线 (把微处理器与外部设备相连接的线路)Ｃ．中断信号线（能确定总线功能的强弱以及适应性)Ｄ．电源线 (决定电源种类的线)66. 以下是选择嵌入式系统编程语言的衡量标准的是（ D )Α．异常事件处理Ｂ．多任务支持Ｃ．程序控制结构Ｄ．以上都是69。
GDB中，显示表达式的值使用命令( A )Α．display 显示表达式Ｂ．showＣ．infoＤ．list54。
EMPU只指( B )Α．嵌入式微控制器EMUＢ．嵌入式微处理器 EMPUＣ．嵌入式数字信号处理器 EDSPＤ．嵌入式片上系统71. 单片出现在20世纪( A )Α．70年代 1964年Ｂ．80年代Ｃ．90年代Ｄ．60年代备注：20世纪60年代初,第一个工人的现代嵌入式系统(阿波罗导航计算机）20世纪60年代中期，嵌入式计算机批量生产20世纪70年代，微处理器出现20世纪80年代中期，外围电路的元器件被集成到处理器芯片中，昂贵的模拟电路元件能被数字电路替代20世纪90年代中期SOC出现，集成电路进入超深亚微米乃至纳米加工时代73. ARM采用定长指令格式,所有指令都是( B )Α．64位Ｂ．32位Ｃ．16位Ｄ．8位备注：目前主要的CPU内核有ARM、MIPS、PowerPC、Coldfile、x86、8051等.ARM内核占所有32位嵌入式RISC处理器的90％以上。
全国计算机等级考试三级嵌入式系统开发技术知识点整理第一章嵌入式系统概论(1) 嵌入式系统的特点，分类，发展与应用，熟悉嵌入式系逻辑组成。
特点：专用性，隐蔽性，资源受限，可靠性高，实时性，软件固化。
分类：按用途分为：军用，工业用，民用。
按实时性要求分为：非实时系统，软实时系统，硬实时系统。
按产品形态分为：系统级产品，板级产品，片级产品。
按软硬件技术复杂度分为：低端系统，中端系统，高端系统。
发展：高性能，低功耗，低成本与连通性，多媒体化，两个方向。
应用：各个领域。
数码相机等。
逻辑组成：处理器，存储器，I/O设备与I/O接口，数据总线，软件。
(2) 嵌入式处理芯片的主要类型，SoC的开发流程，IP核的意义。
主要类型：微处理器，DSP，微控制器，SoC.SoC开发流程：总体设计，逻辑设计，综合仿真，芯片制造。
IP核意义：IC核库中的设计文件属于知识产权保护的范畴，称为“知识产权核”或“IP核”，按照IC设计文件的类型，通常分为三种，软核，固核，硬核。
详细内容参见P17。
(3) 中西文的编码和数字文本的类型与处理，数字图像的参数，文件格式及主要应用。
中文编码：GB2312和GB18030。
西文编码：ASCII字符集和ASCII码。
附国际标准编码UCS/Unicode 编码。
基本兼容GB18030数字文本类型：按排版：简单格式文本和丰富格式文本。
按内容：线性格式文本，超文本。
数字文本处理：Office等。
数字图像参数：图像大小，位平面数目，像素深度，颜色模型。
图像数据量=图像大小X像素深度/8图像文件格式与应用：见P24表1-4.(4) 音频/视频信息的数字化处理过程，数字音频/视频文件格式及其应用。
数字化处理过程：抽样，量化，编码。
音频/视频文件格式与应用：见P26表1-6 P27表1-7(5) 数字通信的基本概念，有线通信和无线通信的传输与交换技术。
数字通信的基本概念：把模拟信号转化为数字信号后进行传输。
计算机三级嵌入式系统开发技术复习重点内容(1)嵌入式系统及三要素定义：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。
简单定义：嵌入到对象体系中的专用计算机系统。
三要素：嵌入式系统的三个基本要素是嵌入性、专用性与计算机系统。
(1)嵌入性是把软件嵌入到Flash存储器中，(2)专用性是指针对某个具体应用领域和场合，量体裁衣式的定制适用该场合的专用系统，(3)计算机系统是指必须具有计算机系统的组成，核心是计算机系统。
三个要素决定了嵌入式系统是嵌入到对象体系中的一种专用的计算机系统。
嵌入式系统設計与开发原则与步驟1.設計与开发原則既然嵌入式系统是嵌入到对象体系中的专用的计算机系统，因此嵌入式系统设计的基本原则：物尽其用。
这一原则表明，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，以最小成本实现更高的性能，同时尽可能采用高效率的设计算法，以提高系统的整体性能，换句话说同，物尽其用就是够用就好，以最高性价比来设计嵌入式应用系统。
2、设计与开发步骤嵌入式系统的设计步骤包括需求分析、体系结构设计、硬件设计，软件设计,执行机构设计、系统集成和系统测试。
各个阶段之间往往要求不断的修改，直至完成最终设计目标。
ARM存储模式关于存储模式：大端模式和小端模式，靠GPE8(ENDIAN)高低电平决定，高电平大端模式，低电平小端模式。
让GPE8工作于功能1模式控制。
掌握大小端模式存储结构。
已知一个32位的一个字0x87654321，存放在内存0x12000004~0x12000007中，指出对于大端模式和小端模式下，字节0x65存放的地址。
ARM指令流水线关于指令流水线：ARM采用指令流水线技术。
不同内核指令流水线的级数不同。
采用指令流水线的作用是提高指令执行效率。
有3、5、6、7、8级不等。
对于一个具有1条8级指令流水线的ARM处理器，假设每1级所需要的时间为1ns，求这种ARM处理器执行4000条指令最快所需要的时间。
2014年计算机三级考试嵌入式系统开发技术知识点汇总一、嵌入式系统开发的基础知识1．嵌入式系统的特点、分类、发展与应用，熟悉嵌入式系统的逻辑组成。
（1）特点：专用性隐蔽性（嵌入式系统是被包装在内部）资源受限（要求小型化、轻型化、低功耗及低成本，因此软硬件资源受到限制）高可靠性（任何误动作都可能会产生致命的后果）软件固化（软件都固化在只读存储器ROM中，用户不能随意更改其程序功能）实时性（2）逻辑组成硬件：1)处理器（运算器、控制器、存储器）目前所有的处理器都是微处理器中央处理器（CPU）和协助处理器（数字信号处理器DSP、图像处理器、通信处理器）2)存储器（随机存储器RAM和只读存储器ROM）RAM分为动态DRAM和静态SRAM两种。
DRAM电路简单、集成度高、功耗小、成本低，但速度稍慢慢；SRAM电路较复杂、集成度低、功耗较大、成本高，但工作速度很快，适合用作指令和数据的高速缓冲存储器RAM当关机或断电时，其中的信息都会消失，属于易失性存储器ROM属于不易失性存储器。
分为电可擦可编程只读存储器（存放固件）和闪速存储器（Flash ROM简称内存）。
内存的工作原理：在低压下，存储的信息可读但不可写，这类似于ROM；在较高的电压下，所存储的信息可以更改和删除，这有类似于RAM。
3)I/O设备与I/O接口4)数据总线软件（3）分类按嵌入式系统的软硬件技术复杂程度进行分类：1)低端系统采用4位或8位单片机，在工控领域和白色家电领域占主导地位，如计算器、遥控器、充电器、空调、传真机、BP机等。
2)中端系统采用8位/16位/32位单片机，主要用于普通手机、摄像机、录像机、电子游戏机等。
3)高端系统采用32位/64位单片机，主要用于智能手机、调制解调器、掌上计算机、路由器、数码相机等。
（4）发展20世纪60年代初，第一个工人的现代嵌入式系统（阿波罗导航计算机）20世纪60年代中期，嵌入式计算机批量生产20世纪70年代，微处理器出现20世纪80年代中期，外围电路的元器件被集成到处理器芯片中，昂贵的模拟电路元件能被数字电路替代20世纪90年代中期SOC出现，集成电路进入超深亚微米乃至纳米加工时代2．嵌入式系统的组成与微电子技术（集成电路、EDA、SoC、IP核等技术的作用和发展）（1）集成电路IC集成电路的制造大约需要几百道工序，工艺复杂。
集成电路是在硅衬底上制作而成的。
硅衬底是将单晶硅锭经切割、研磨和抛光后制成的像镜面一样光滑的圆形薄片，它的厚度不足1mm，其直径可以是6、8、12英寸甚至更大这种硅片称为硅抛光片，用于集成电路的制造。
制造集成电路的工艺技术称为硅平面工艺，包括氧化、光刻、掺杂等多项工序。
把这些工序反复交叉使用，最终在硅片上制成包含多层电路及电子元件的集成电路。
集成电路的特点：体积小、重量轻、可靠性高。
其工作速度主要取决于逻辑门电路的晶体管的尺寸。
尺寸越小，工作频率就越高，门电路的开关速度就越快。
（2）EDA（电子信号自动化）（3）SoC芯片（片上系统）既包含数字电路，也可以包含模拟电路，还可以包含数模混合电路和射频电路。
SoC芯片可以是一个CPU，单核SoC，也可以由多个CPU和/或DSP，即多核SoC。
开发流程：（1）总体设计可以采用系统设计语言System C（或称IEEE 1666，它是C++的扩充）或System Vetilog语言对SoC芯片的软硬件作统一的描述，按照系统需求说明书确定SoC的性能能参数，并据此进行系统全局的设计。
（2）逻辑设计将总体设计的结果用RTL（寄存器传输级描述语言）语言进行描述（源文件）后，在使用逻辑综合将源文件进行综合生成，生成最简的布尔表达式核心好的连接关系（以类型为EDF的EDA工业标准文件表示）（3）综合和仿真（4）芯片制造借助EDA中的布局布线工具（4）IP核IC设计文件：逻辑门级，包括各种基本的门电路；寄存器传输级，如寄存器、译码器、数据转换器；行为级，如CPU、DSP、存储器、总线与接口电路等。
核库中的设计文件均属于知识产权IP保护的范畴，所以称为“知识产权核”或“IP 核”。
IP核是开发SoC的重要保证。
按IC设计文件的类型，IP通常分为：软核、固核、硬核。
IP核的复用可以减少研发成本，缩短研发时间，是实现SoC的快速设计，尽早投放市场的有效途径。
目前主要的CPU内核有ARM、MIPS、PowerPC、Coldfile、x86、8051等。
ARM内核占所有32位嵌入式RISC处理器的90%以上。
3．嵌入式系统与数字媒体（文本、图像和音频/视频等数字媒体的表示与处理）（1）文本含义：在计算机中的文字信息，最常用的一种数字媒体。
字符集及其编码1）西方字符的编码ASCII字符集和ASCII编码，基本的ASCII字符集共128个字符，每个字符使用7个二进位制进行编码。
2）汉字的编码汉子国家编码标准有GB2312和GB18030。
每个汉字用2个字节表示。
GB2312只有6763个汉字，经常不够用。
GB18030字符集与UCS/Unicode字符集基本兼容，采用不等长的编码方法，单字节编码表示ASCII字符，与ASCII码兼容；双字节表示汉字，与GB2312保持向下兼容（即GB2312中有的GB18030字符集都有）3）UCS/Unicode编码文本类型1）简单文本只能顺序阅读。
2）丰富格式文本有插图、对文字颜色等定义，调整页面，文本布局，插入声音视频等。
3）超文本通过超链接实现跳转、导航、回溯等操作（2）图像图像获取过程的核心是模拟信号的数字化，处理步骤为：1）扫描将画面网格化，每个网格为一个取样点2）分色将每个取样点的颜色分解成三原色3）取样测量每个取样点的每个分量（基色）亮度值4）量化把模拟量使用数字量来表示，A/D转换数字图像的主要参数：图像大小(水平分辨率*竖直分辨率)、位平面数目、像素深度、颜色模型一幅图像的数据量计算公式：图像数据量=图像大小*像素深度/8（3）音频/视频音频/视频信息的数字化，处理步骤为：1）取样2）量化3）编码数字音频的主要参数：取样频率、量化位数、声道数目、使用的压缩编码方法、比特率（每秒钟的数据量）压缩前波形声音的码率（比特率）= 取样频率* 量化为数* 声道数（单位b/s）压缩后码率= 压缩前码率/ 压缩倍数（压缩比）4．嵌入式系统与网络通信技术（数字通信与计算机网络，TCP/IP协议，互联网接入技术等）（1）数字通信（2）计算机网络（3）音频/ TCP/IP协议（4）互联网接入技术二、嵌入式处理器1．嵌入式处理器的结构、特点与分类（不同类型的典型嵌入式处理器及其特点，嵌入式处理器分类等）（2）冯–诺依曼结构和哈佛结构的区别两者连接CPU冯–诺依曼结构CPU哈佛结构程序总线（3）分类按指令集分为：复杂指令集结构CISC和精简指令集结构RISC按存储机制分为：冯–诺依曼结构和哈佛结构按字长分为：8位、16位、32位、64位结构按不同内核系列可以分为：51、AVR、PIC、MSP430、PowerPC、Coldfile、ARM （4）不同典型内核简介2．ARM处理器内核的体系结构（工作状态，工作模式，寄存器组织，异常，数据类型与存储格式等）（1）工作状态一是ARM状态，二是Thumb指令状态及Thumb-2状态，三是调试状态。
ARM处理器复位后开始执行代码时总是只处于ARM状态，如果需要，可通过下面的方法切换到Thumb状态或Thumb-2状态ARM状态切换到Thumb指令状态：通过BX指令，将操作数寄存器的最低位设置为1即可。
如果R0[0]=1，则执行BX R0指令将进入Thumb状态状Thumb态切换到ARM状态：通过BX指令，将操作数寄存器的最低位设置为0即可。
如果R0[0]=0，则执行BX R0指令将进入ARM状态。
（3）寄存器组织ARM处理器共有37种寄存器，包括31个通用寄存器（含PC）和6个状态寄存器。
无论何种模式，R15均作为PC使用；CPSR为当前程序状态寄存器；R7-R0为公用的通用寄存器。
所有通用寄存器均为32位结构。
程序状态寄存器的格式：条件码标志含义如下：N为符号标志位，N=1为负数，N=0为正数。
Z为全0标志位，运算结果为0，则Z=1，否则Z=0；C为进借位标志，有进/借位时C=1，否则C=0.V为溢出标志，加减法运算结果溢出时V=1，否则V=0.Q为增强的DSP运算指令溢出标志，溢出时Q=1，否则Q=0.控制位含义如下：I为中断禁止控制位，I=1禁止IRQ中断，I=0，允许中断。
F为禁止快速中断FIQ的控制位，F=1禁止FIQ中断，F=0允许。
T为ARM和Thumb指令切换，T=1时执行Thumb指令，否则执行ARM指令。
M4-M0为模式选择位（4）存储格式大端模式：32位数据字的高字节存储在低地址，而数据字的低字节则存放在高地址中。
小端模式：32位数据字的高字节存储在高地址，而数据字的低字节则存放在低地址中。
系统复位时，自动默认为小端模式。
例如：一个32位数据字0x12345678，存放在起始地址为0x30001000，则大端模式下0x30001000单元存放0x12,0x30001001单元存放0x34，0x30001002单元存放0x56，0x30001003单元存放0x78；而小端模式下0x30001000单元存放0x78,0x30001001单元存放0x56，0x30001002单元存放0x34，0x30001003单元存放0x12。
（5）数据类型8位、16位、32位三种数据类型（6）ARM处理器中MMU和MPUMMU存储器管理单元（memory management unit）功能：1)虚拟地址到物理地址映射2）存储器访问权限受限3）虚拟存储空间的缓冲特性设置MPU存储器保护单元（memory protect unit）3．典型ARM处理器内核（ARM9，Cortex-A，Cortex-M，Cortex-R等的技术特点与应用领域）（1）Cortex-A系列是面向高端嵌入式应用的处理器核：具有MMU、Cache、最快频率、最高性能、合理功耗。
（2）Cortex-R系列是面向实时控制的处理器：具有MPU、Cache、实时响应、合理性能、较低功耗。
（3）Cortex-M系列是面向低端微控制器的处理器，没有MMU但有MPU，极高性价比、4．ARM处理器指令系统及汇编语言程序设计（指令格式，寻址方式，指令集，伪指令，语句格式与程序结构，ARM汇编语言与C的混合编程等）（1）指令格式指令一般格式<opcode>{<cond>}{S} <Rd>,<Rn>{,<op2>} 其中<>不可省关于#imm8m的说明：#表示立即数，其后可以是十进制或十六进制数对于ARM指令集，#imm8m表示一个由8位立即数经循环右移任意偶数位次形成的32位操作数。
