第2章 ARM微处理器硬件结构 4
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嵌入式系统2011作业第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。
2、与通用计算机相比,嵌入式系统有哪些特点?答:1:嵌入式系统通常是面向特定应用的;2:嵌入式系统功耗低、体积小、集成度高、成本低;3:嵌入式系统具有较长的生命周期;4:嵌入式系统具有固化的代码;5:嵌入式系统开发需要专用开发工具和环境;6:嵌入式系统软件需要RTOS开发平台;7:嵌入式系统开发人员以应用专家为主;8:嵌入式系统是知识集成系统。
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。
4、嵌入式微处理器有哪几类?试举例说明。
答:嵌入式微处理器,例如:Am186/88、386EX、SC-400.嵌入式微控制器,例如:8051、P51XA、MCS-251.嵌入式DSP处理器,例如:TMS320系列、DSP56000系列.嵌入式片上系统,例如:TriCore、M-Core、Smarrt-XA。
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1-46、嵌入式微处理器和嵌入式微控制器分别由哪些部件组成?两者有何区别?答:(1)组成:嵌入式微处理器:包括指令执行部件与总线接口部件。
嵌入式微控制器(单片机):将整个系统集成到一个芯片上。
(2)两者区别:嵌入式微处理器: 如果要构成一个系统,完成特定功能必须扩展Rom、RAM、总线接口等器件.并且将系统集成在一块板上。
嵌入式微控制器:一个芯片就是一个系统,芯片包括Rom、RAM、I/O接口、通用接口(比如UART)特殊接口(比如网络接口、Can接口).不用外扩接口电路,即可完成一定功能。
第2章ARM微处理器硬件结构2.1哈佛体系结构和冯·诺依曼体系结构有何不同?答:冯·诺依曼结构:处理器使用一组总线(数据总线、地址总线、控制总线)连接程序存储器、数据存储器、接口器件。
微处理器是计算机系统中的核心组件,它负责执行指令、控制数据流和协调各个硬件部件的操作。
微处理器的基本硬件结构通常包括以下几个主要组成部分:控制单元(Control Unit):控制单元是微处理器的核心,负责解析和执行指令。
它包括指令寄存器、程序计数器和指令解码器等关键部件,用于从存储器中获取指令、解码指令内容,并发出相应的控制信号来执行指令。
算术逻辑单元(Arithmetic Logic Unit, ALU):ALU 是执行算术和逻辑运算的部分。
它可以执行诸如加法、减法、乘法、逻辑与、逻辑或等基本运算,并根据控制单元的指令来进行运算操作。
寄存器(Registers):寄存器是用于存储数据和指令的临时存储器。
微处理器通常包括多个寄存器,如通用寄存器、程序计数器、指令寄存器、状态寄存器等。
寄存器提供了快速的存储和访问,用于存储和处理数据。
数据总线(Data Bus):数据总线用于在微处理器内部和其他硬件部件之间传输数据。
它是一个双向的数据通道,可以传输二进制数据、地址和控制信号。
地址总线(Address Bus):地址总线用于传输内存地址,指示微处理器要读取或写入的内存位置。
地址总线的位数决定了微处理器可以寻址的内存空间大小。
控制总线(Control Bus):控制总线用于传输控制信号,如时钟信号、读写信号、中断信号等。
它控制着微处理器内部各个部件的操作和协调。
内部存储器(Internal Memory):微处理器通常内置一些内部存储器,用于存储指令、数据和临时结果。
这些内部存储器的容量相对较小,但访问速度非常快。
除了上述基本硬件结构外,现代微处理器还可能包括高速缓存、浮点运算单元、多核处理器等特殊功能部件,以提高处理性能和并行处理能力。
第二章 ARM体系结构一、填空1、 ARM微处理器支持7种运行模式为、、、、、、。
用户模式(usr): ARM处理器正常的程序执行状态快速中断模式(fiq):用于高速数据传输或通道处理外部中断模式(irq):用于通用的中断处理管理模式(svc):操作系统使用的保护模式数据访问终止模式(abt):当数据或指令预取终止时进入该模式,可用于虚拟存储与存储保护。
系统模式(sys):运行具有特权的操作系统任务。
未定义指令中止模式(und:当未定义的指令执行时进入该模式,可用于支持硬件协处理器的软件仿真。
2、嵌入式微处理器的体系结构可以采用或结构,指令系统可以选和。
冯·诺依曼体系结构:程序和数据共用一个存储空间,程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置,采用单一的地址与数据总线,程序和数据的宽度相同。
例如:8086、ARM7、MIPS…哈佛体系结构:程序和数据是两个相互独立的存储器,每个存储器独立编址、独立访问,是一种将程序存储和数据存储分开的存储器结构。
例如:AVR、ARM9、ARM10…精简指令系统 RISC复杂指令集系统 CISC3、AMBA定义了3组总线、和。
AHB(AMBA高性能总线):用于高性能。
高数据吞吐部件,如CPU、DMA、DSP之间的连接。
ASB(AMBA系统总线):用来作处理器与外设之间的互连,将被AHB取代。
APB(AMBA外设总线):为系统的低速外部设备提供低功耗的简易互连。
系统总线和外设总线之间的桥接器提供AHB/ASB部件与APB部件之间的访问代理与缓冲。
4、ARM系列微处理器支持的边界对齐格式有:、和字对齐。
字节对齐半字对齐5、RS-232C的帧格式由四部分组成,包括:起始位、、奇偶校验位和。
数据位停止位6、ARM微处理器有种工作模式,它们分为两类、。
其中用户模式属于。
七非特权模式特权模式非特权模式7、ARM7TDMI采用级流水线结构,ARM920TDMI采用级流水线。