嵌入式系统复习资料全

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. 专业.专注 . 嵌入式系统复习提纲

第一章

1， 什么是嵌入式系统？IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义是什么？一般定义是什么？

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

一般定义：“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。”

 广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统。

 从狭义上讲，我们更加强调那些使用嵌入式微处理器构成独立系统，具有自己操作系统，具有特定功能，用于特定场合的嵌入式系统。这里所谓的嵌入式系统是指狭义上的嵌入式系统。

2， 嵌入式系统有哪些重要的特征？

（1）系统内核小

 由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的，系统资源相对有限，所以内核较之传统的操作系统要小得多。

 比如ENEA公司的OSE分布式系统，内核只有5K，而Windows的内核则要大得多。

（２）专用性强

 嵌入式系统的个性化很强，其中的软件系统和硬件的结合非常紧密，一般要针对硬件进行系统的移植。

 即使在同一品牌、同一系列的产品中也需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。

 同时针对不同的任务，往往需要对系统进行较大更改，程序的编译下载要和系统相结合，这种修改和通用软件的“升级”是完全不同的概念。

（３）系统精简

 嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求其功能设计及实现上. . ..

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. 专业.专注 . 过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现系统安全。

（４）高实时性OS

 这是嵌入式软件的基本要求，而且软件要求固态存储，以提高速度。软件代码要求高质量和高可靠性、实时性。

3， 实时系统的定义是什么？

答：实时系统的正确性依赖于运行结果的逻辑正确性和运行结果产生的时间正确性，即实时系统必须在规定的时间范围内正确地响应外部物理过程的变化。

4，在典型的嵌入式系统组成中，可以分为哪四层？每一层具体是通常包含哪些单元？中间层BSP有哪些基本功能？

答：硬件层，中间层，软件层，功能层

 中间层BSP功能之一：硬件初始化

 片级初始化：主要完成CPU的初始化，把CPU从上电时的缺省状态逐步设置成为系统所要求的工作状态。

 板级初始化：完成CPU以外的其他硬件设备的初始化。除此之外，还要设嵌入式微处理器SDRAMROMI/OA/DD/A人机交互接口通用接口实时操作系统(RTOS)图形用户接口BSP/HAL 硬件抽象层/板极支持包任务管理文件系统应用程序嵌入式计算机系统硬件层软件层中间层功能层. . ..

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. 专业.专注 . 置某些软件的数据结构和参数，为随后的系统级初始化和应用程序的运行建立硬件和软件环境。

 系统级初始化：这是一个以软件初始化为主的过程，主要进行操作系统初始化。BSP将控制转交给操作系统，由操作系统进行余下的初始化操作。包括加载和初始化与硬件无关的设备驱动程序，建立系统内存区，加载并初始化其他系统软件模块，比如网络系统、文件系统等；最后，操作系统创建应用程序环境并将控制转交给应用程序的入口

 中间层BSP功能之二：

 尽管BSP中包含硬件相关的设备驱动程序，但是这些设备驱动程序通常不直接由BSP使用，而是在系统初始化过程中由BSP把它们与操作系统中通用的设备驱动程序关联起来，并在随后的应用中由通用的设备驱动程序调用，实现对硬件设备的操作。

5. 嵌入式处理器可以分为几大类？每一类代表的器件有哪些？

第二章

1,嵌入式硬件系统的基本结构包含那些部分？（嵌入式微处理器、存储器、和输入输出）嵌入式处理器的三大部分是什么？（控制单元、算术逻辑单元和寄存器）

2，什么是冯.诺依曼体系结构？什么是哈佛体系结构？各有哪些代表性的处理器？

3复杂指令集计算机（cisc）和精简指令集计算机（risc）各有什么特点？

类别 CISC RISC

指令系统 指令数量很多 较少，通常少于100 . . ..

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. 专业.专注 . 执行时间 有些指令执行时间很长，如整块的存储器内容拷贝；或将多个寄存器的内容拷贝到存贮器 没有较长执行时间的指令

编码长度 编码长度可变，1-15字节 编码长度固定，通常为4个字节

寻址方式 寻址方式多样 简单寻址

操作 可以对存储器和寄存器进行算术和逻辑操作 只能对寄存器对行算术和逻辑操作，Load/Store体系结构

编译 难以用优化编译器生成高效的目标代码程序 采用优化编译技术，生成高效的目标代码程序

4. 在计算机体系结构中，什么是冯氏结构体系、哈氏结构体系？冯·诺伊曼体系结构也叫普林斯顿结构，它的最大特征是什么？哈佛结构，它的最大特征是什么？

5．什么是CISC、RISC体系？其各自优、缺点以及特点是什么？在指令数目上，CISC与RISC比较，哪种结构的指令数目多些？属于CISC的代表性微处理器有哪些？属于RISC的代表性处理器有哪些？ARM7TDMI属于哪种体系？

6. 对于多字节类型的数据，在存储器上有两种存储方式，分别是小端字节顺序方式和大端字节顺序方式，比如字符串数据“UNIX”的ＡＳＣＩＩ码数据｛0x55, 0x4E, 0x49, 0x58}在16位字长的微处理器上，以小端字节顺序方式存储下来，取出时该微处理器变成大端字节顺序方式，那么取出的字符串是什么，数据怎么表示?

4，在无操作系统的嵌入式软件有哪几种实现方式？循环轮询系统，事件驱动系统（前后台） . . ..

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. 专业.专注 . 5. 按软件结构分类，操作系统体系结构可以分为哪几种不同的结构？（单体结构如嵌入式Linux，分层结构如MS-DOS和微内核结构如OS-9）每一种结构的代表性实例是什么？微内核结构下的软件体系结构如何？说明它的特点。（操作系统内核只包含最少的功能，如存储管理和进程管理；其他的操作系统组件以中间件的形式存在于内核之外；设备驱动程序完全从内核中剥离，独立成为一层；易于扩展、调试方便）

6．什么是轮询系统？什么是前后台系统（事件驱动系统）？循环轮询系统：（Polling

Loop）

最简单的软件结构，程序依次检查系统的每个输入条件，一旦条件成立就进行相应的处理

事件驱动系统：（Event-Driven system）

事件驱动系统是能对外部事件直接响应的系统。它包括前后台、实时多任务、多处理器等，是嵌入式实时系统的主要形式

7．多任务系统中，什么是占先式内核？什么是非占先内核？

7．什么是设备驱动程序？设备驱动程序的主要功能有那些？

直接与硬件打交道、对硬件进行控制和管理的软件。嵌入式硬件设备本身无法工作，需要软件来驱动，如初始化、控制、数据读写等

8．嵌入式软件的目标有哪些？要优化哪些资源的使用？

答：函数必须正确；源代码简洁、可读性好、可维护；实时性要求较高的代码能够运行得足够快；目标代码小且高效。

总之，要优化对以下三种资源的使用：执行时间；存储空间；开发/维护时间。

9．函数的调用过程是怎样的？系统运行时，内存分布状况如何？不同的变量的存储和作用. . ..

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. 专业.专注 . 域怎样区别？ 当一个函数被调用时：

1. 在内存的栈空间当中为其分配一个栈帧，用来存放该函数的形参和局部变量；

2. 把实参变量的值复制到相应的形参变量；

3. 控制转移到该函数的起始位置；

4. 该函数开始执行；

5. 控制流和返回值返回到函数调用点。

10。什么是可重入函数？

可以被一个以上的任务调用，而不必担心数据的破坏。可重入型函数任何时候都可以被中断，一段时间以后又可以运行，而相应数据不会丢失。可重入型函数只使用局部变量，即变量保存在CPU寄存器或栈中

12．什么是资源？（程序运行时可使用的软、硬件环境统称为资源）什么是共享资源？（可以被一个以上任务使用的资源叫做共享资源）什么是互斥？（为了防止数据被破坏，每个任务在与共享资源打交道时，必须独占该资源，这叫做互斥）

13．什么是进程？进程应该包括哪些东西？

一个进程应该包括： . . ..

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. 专业.专注 . 程序的代码；

程序的数据；

PC中的值，用来指示下一条将运行的指令；

一组通用的寄存器的当前值，堆、栈；

一组系统资源（如打开的文件）

总之，进程包含了正在运行的一个程序的所有状态信息。

14．什么是任务？（在许多嵌入式操作系统当中，一般把能够独立运行的实体称为“任务）任务切换是怎样的？（当多任务内核决定运行另外的任务时，它保存正在运行任务的当前状态，即CPU寄存器中的全部内容。这些内容保存在任务自已的栈区之中。 入栈工作完成以后，就把下一个将要运行的任务的当前状态从任务的栈中重新装入CPU的寄予存器，并开始下一个任务的运行。这个过程就称为任务切换）任务有哪三种基本状态？就绪，执行，阻塞

15．描述任务的数据结构是什么？（描述任务的数据结构：任务控制块）包含哪些内容？（任务ID、任务的状态、任务的优先级；CPU上下文信息：通用寄存器的值、PC寄存器的值、程序状态字、栈指针的值；如果在该OS中，任务描述的是进程，则还应包括其他的一些内容，如段表地址、页表地址等存储管理方面的信息；根目录、文件描述字等文件管理方面的信息。）