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文檔簡介
1、3、RISC的英文全稱是Reduced Instruction Set Computer,中文是精簡指令集計算機。特點是所有指令的格式都是一致的,所有指令的指令周期也是相同的,并且采用流水線技術。在中高檔服務器中采用RISC指令的CPU主要有Compaq(康柏,即新惠普)公司的Alpha、HP公司的PA-RISC、IBM公司的PowerPC、MIPS公司的MIPS和SUN公司的Sparc。簡答1、簡述ARM的7種模式及寄存器劃分,如此劃分的優點。1、用戶模式(usr) 2、快速中斷模式(fiq) 3、中斷模式(irq)4、管理模式(svc):操作系統使用的保護模式 5、系統模式(sys):運行
2、具有特權的操作系統任務6、數據訪問終止模式(abt):數據或指令預取終止時進入該模式7、未定義指令終止模式(und):未定義的指令執行時進入該模式ARM有31個通用的32位寄存器,6個程序狀態寄存器,共分為7組,有些寄存器是所有工作模式共用的,還有一些寄存器專屬于每一種工作模式2、 cpsr和spsr寄存器作用,在異常處理時其中的內容是如何變化的?CPSR:程序狀態寄存器(current program status register) (當前程序狀態寄存器),在任何處理器模式下被訪問。它包含了條件標志位、中斷禁止位、當前處理器模式標志以及其他的一些控制和狀態位。CPSR在用戶級編程時用于存儲
3、條件碼。SPSR:程序狀態保存寄存器(saved program status register),每一種處理器模式下都有一個狀態寄存器SPSR,SPSR用于保存CPSR的狀態,以便異常返回后恢復異常發生時的工作狀態。當特定的異常中斷發生時,這個寄存器用于存放當前程序狀態寄存器的內容。在異常中斷退出時,可以用SPSR來恢復CPSR。由于用戶模式和系統模式不是異常中斷模式,所以他沒有SPSR。當用戶在用戶模式或系統模式訪問SPSR,將產生不可預知的后果。3、簡述馮?諾依曼結構與哈佛結構.馮·諾依曼結構也稱普林斯頓結構,是一種將程序指令存儲器和數據存儲器合并在一起的存儲器結構。程序指令存
4、儲地址和數據存儲地址指向同一個存儲器的不同物理位置,因此程序指令和數據的寬度相同,如英特爾公司的8086中央處理器的程序指令和數據都是16位寬。哈佛結構是一種存儲器結構。使用哈佛結構的處理器有:AVR、ARM9、ARM10、ARM11等 馮諾依曼結構是一種程序指令存儲器和數據存儲器合并在一起的存儲器結構。哈佛體系結構是一種將程序指令存儲和數據存儲分開的存儲器結構。Intel處理器采用馮諾依曼結構,ARM屬于哈佛結構處理器。4、ARM狀態和THUMB狀態有什么不同?寫出相互切換程序。ARM狀態此時處理器執行32位的字對齊的ARM指令,Thumb狀態此時處理器執行16位的,半字對齊的THUMB指令
5、。切換程序:從ARM到Thumb: LDR R0,=lable+1 BX R0 從ARM到Thumb: LDR R0,=lable BX R05. 存儲器映射作用。通過賦予每個任務不同的虛擬物理地址轉換映射,支持不同任務之間的保護。地址轉換函數在每一個任務中定義,在一個任務中的虛擬地址空間映射到物理內存的一個部分,而另一個任務的虛擬地址空間映射到物理存儲器中的另外區域。就是把一個地址連接到另一個地址。6. WATCHDOG的作用及實現機理。在由單片機構成的微型計算機系統中,由于單片機的工作常常會受到來自外界電磁場的干擾,造成程序的跑飛,而陷入死循環,程序的正常運行被打斷,由單片機控制的系統無法
6、繼續工作,會造成整個系統的陷入停滯狀態,發生不可預料的后果,所以出于對單片機運行狀態進行實時監測的考慮,便產生了一種專門用于監測單片機程序運行狀態的芯片7. 交叉編譯。交叉編譯呢,簡單地說,就是在一個平臺上生成另一個平臺上的可執行代碼。這里需要注意的是所謂 平臺,實際上包含兩個概念:體系結構(Architecture)、操作系統(Operating System)。同一個體系結構可以運行不同的操作系統;同樣,同一個操作系統也可以在不同的體系結構上運行。8. 嵌入式系統嵌入式系統(Embedded system),是一種“完全嵌入受控器件內部,為特定應用而設計的專用計算機系統”,根據英國電氣工程
7、師協會( U.K. Institution of Electrical Engineer)的定義,嵌入式系統為控制、監視或輔助設備、機器或用于工廠運作的設備。與個人計算機這樣的通用計算機系統不同,嵌入式系統通常執行的是帶有特定要求的預先定義的任務。由于嵌入式系統只針對一項特殊的任務,設計人員能夠對它進行優化,減小尺寸降低成本。嵌入式系統通常進行大量生產,所以單個的成本節約,能夠隨著產量進行成百上千的放大。3. 簡述R14寄存器的作用及子程序調用過程。4. 簡述ARM7的3級流水線,并說明對程序設計的影響。5. 每種模式下均有SP寄存器,解決什么問題?7. VIC控制器的作用。9. 異常處理過程
8、。10、目前使用的嵌入式操作系統主要有哪些?請舉出六種較常用的。Windows CE/Windows Mobile、VxWork、Linux、uCos、Symbian、QNX任選六(1)RTOS(實時操作系統);(2)CISC(復雜指令集);(3)Kernel(內核)(4)Scheduler(調度) (5)non-preemptive(非搶先式)四:采用ARM匯編寫一程序,完成64位加法。 五:用ARM匯編語言編寫一函數sum(n)=1+2+3+n;在C中編寫一程序,調用匯編中的函數sum(n),完成1到100累加和。 六: 假設你現在某從事嵌入式產品開發的公司工作,被要求開發一款行車記錄儀,
9、請你結合嵌入式系統的設計流程敘述一下將采取的設計開發流程。(整個流程需包括從產品定義到產品測試和發布) 1、 試分析實時操作系統的工作狀態特點及相互之間的轉換。運行:獲得CPU的控制權;就緒:進入任務等待隊列,通過調度中轉為運行狀態;掛起:任務發生阻塞,稱出任務等待隊列,等待系統實時事件的發生而被喚醒,從而轉為就緒或者運行;休眠:任務完成或者錯誤等原因被清除的任務,也可以認為是系統中不存在的任務。 1、試寫搶占式和非搶占式的區別。 執行的過程中對中斷處理方式不一樣,搶先式:某一中斷執行完成后,如果有更高優先級的任務處于就緒狀態,將執行更高優先級任務,而非搶占式不一樣,一個任務只有主動放棄CPU
10、的控制權,其它任務才能夠獲得CPU的控制權。1、一般而言,嵌入式系統的構架可以分為4個部分:分別是( 處理器 )、存儲器、輸入/輸出和軟件,一般軟件亦分為操作系統相關和( 應用軟件 )兩個主要部分。2、根據嵌入式系統使用的微處理器,可以將嵌入式系統分為嵌入式微控制器,(嵌入式DSP處理器),(嵌入式微處理器 )以及片上系統。3、操作系統是聯接硬件與應用程序的系統程序,其基本功能有(進程管理)、進程間通信、(內存管理)、I/O資源管理。5、內核負責管理各個任務,或者為每個任務分配CPU時間,并且負責任務之間的(通信),內核的基本服務是(任務切換)。6、嵌入式開發一般采用(宿主機/目標機方式)方式
11、,其中宿主機一般是指(PC機或者臺式機)。7、哈佛體系結構數據空間和地址空間(分開),ARM7TDMI采用(馮諾依曼體系)的內核架構。 8. ARM7TDMI采用(3)級流水線結構,ARM920TDMI采用( 5 )級流水線。10、ARM7TDMI中,T表示支持16位Thumb指令集,D表示(在片可調試),M表示內嵌乘法器Multiplier,I表示(嵌入式ICE ),支持在線斷點和調試。8. 通常所說的 32 位微處理器是指(CPU 字長為 32 位)。9.ADD R0,R1,R2屬于(寄存器間接尋址) 10、ADD R0,R0,#1屬于(立即尋址)13.下列不是RISC指令系統特點的是(
12、C )A大量使用寄存器 B 采用固定長度指令格式 C 使用多周期指令 D 尋址方式多14.與通用操作系統相比嵌入式操作系統還必須具有的特點是( A )A強穩定性,弱交互性 B 較強實時性 C 可伸縮性 D 功耗管理與節能17.下列不屬于ARM處理器異常工作模式的是(D) A.快速中斷模式 B. 未定義模式 D. 用戶模式18.嵌入式軟件開發與通用軟件開發增加了( C )環節 A. 代碼編寫 B. 代碼調試 C. 代碼固化 D. 軟件測試19.嵌入式系統調試方式中不占用系統資源的調試方式是(ICE在線仿真器)20.ADD R0,R1,R2中的第二操作數屬于(寄存器間接尋址)方式。21.燒寫到FL
13、ASH里的是(. .bin)格式的文件。22匯編程序中的偽指令是在( 編譯)階段起作用。23、目前嵌入式處理器的種類大約有(1000多種) 24.LDM和STM指令最多可以操作(16個)寄存器。1.ARM內核有( )( )( )( )四個功能模塊。2.通用寄存器R0R15可分為以下3塊:()()()3.ARM可用兩種方法存儲字數據:(大端模式 )(小端 )4.ARM體系結構支持的最大尋址空間為( 4GB )。5.ARM是( )的簡稱。6.ARM CPU 體系結構中支持的特有的兩種指令集是:(ARM )(Thumb)7. ARM處理器的5種異常模式是( )( )( )( )( )10.ARM匯編
14、程序由( )( )( )三種指令組成。12.ARM中堆棧類型有( 滿遞增 )(滿遞減)(空遞增 )( 空遞減 )四種。13.ARM處理器具有( )( )兩種操作狀態14.ARM處理器內核型號中的字母TDMI的含義分別是( )( )( )( )。16.ARM處理器有7種運行模式。其中特權模式是:6種。異常模式是5種18ARM處理其每種模式下都有一組寄存器可用,其中( 系統模式 )(用戶模式 )具有完全一樣的寄存器組。19ARM中共有( )個狀態寄存器,其中一個( )和五個( )。20Linux 系統中的SHELL的主要功能(命令解釋)( 編程語言 )( 用戶接口 ),是通過編寫腳本文件來實現系統
15、管理和使任務自動化的。21linux系統中的( makefile )是linux軟件開發管理工具,決定程序的編譯鏈接規則,使工程編譯鏈接自動化,它依賴于( make )工作。 24.Linux一般包括四個部分(內核)(shell)(文件系統)(實用工具)。26.Linux內核主要有(進程管理)(內存管理)(設備驅動)(文件系統驅動)(網絡管理)五個子系統組成。ARM處理器有兩種總線架構,數據和指令使用同一接口的是 馮諾依曼 ,數據和指令分開使用不同接口的是哈佛結構 ARM微處理器復位后,PC的地址通常是 0x0 ,初始的工作模式是Supervisor 。 3、32位數0x2168465存到20
16、00H2003H四個字節單元中,若以大端模式存儲,則2000H存儲單元的內容為(0x02)。13、32位數0x876165存到2000H2003H四個字節單元中,若以小端模式存儲,則2000H存儲單元的內容為(0x65)。6 、ARM匯編語句“ADD R0, R2, R3, LSL#1”的作用是R0 = R2 + (R3 << 1)15、若R1=2000H,(2000H)=0x86,(2008H)=0x39,則執行指令LDRR0,R1,8!后R0的值為(0x39)。16、寄存器R13除了可以做通用寄存器外,還可以做(棧指針寄存器)。26 在C/OS-II系統中,OSTimeTick
17、()函數只被以下(OSTickISR)函數或過程所調用。1、ARM微處理器有7種工作模式,它們分為兩類非特權模式 、 特權模式 。其中用戶模式屬于 非特權模式 2、ARM支持兩個指令集, ARM核因運行的指令集不同,分別有兩個狀態ARM、Thumb,狀態寄存器CPSR的 T位反映了處理器運行不同指令的當前狀態3、ARM核有多個寄存器,有小部分作為專用寄存器,R15 寄存器用于存儲PC,R13通常用來存儲 SP 4、在ARM處理器中,(CPSR)寄存器包括全局的中斷禁止位,控制中斷禁止位就可以打開或者關閉中斷1實時系統就是響應快的系統。(× )2JTAG是聯合測試行動小組定義的一種國際
18、標準測試協議,主要用于芯片內部測試及系統仿真。()3哈佛(harvard)結構的基本特點是程序和數據在不同的存儲空間。 (×)4寄存器間接尋址方式中,操作數處在主存單元中。(× )5所謂程序狀態字,是指CPU的一些重要寄存器內容的有序集合。( )6ARM微處理器對內存的訪問只能通過Load/Store指令來實現。() 文件系統的主要功能是實現虛擬存儲。( × )7Nand Flash比Nor Flash成本高,可靠性差。( × )8調試程序時,需要停止程序運行后才可查看變量內容()9嵌入式系統在開發過程中,下載bootloader采用Jtag接口,而下載
19、嵌入式操作系統鏡像文件時一般采用串口或者網口。( )10觸摸屏是一種輸入設備。()5、介紹一下嵌入式系統的主要設計步驟?并簡要說明各部分完成的主要工作是什么?(1)需求分析階段,羅列出用戶的需求; (2)體系結構設計階段,描述系統的功能如何實現; (3)詳細設計階段,進行硬件系統與軟件系統的分類劃分,以決定哪些功能用硬件實現,哪些用軟件實現; (4)系統集成,把系統的軟件硬件和執行裝置集成在一起,進行調試,發現并改進在設計過程中的錯誤; (5)系統測試,對設計好的系統進行測試,看其是否滿足給定的要求。 6. 請描述建立一個嵌入式開發平臺的步驟。 答:(1)連接主機和目標板 (2)使用 flas
20、h 工具燒寫 bootloader (3)配置并啟動主機的 bootp 服務 (4)配置并啟動主機的 tftp 服務 (5)使用 tftp 下載內核及根文件系統鏡像到目標板,重啟目標板(6)配置并啟動 NFS 服務 (7)在目標板使用 mount 掛載主機的目錄(8)再次使用 bootp 命令確認 bootp 服務是否建立,使用 tftp 命令確認 tftp 服務建立。(9)將內核鏡像和根文件系統 cp 到 tftp 根目錄。 (10)重啟目標板,確認嵌入式 linux 正常啟動。0、搭建嵌入式開發環境,連接目標板,一般使用什么通信接口連接?在Windows主機上使用什么軟件建立連接?在Lin
21、ux主機上使用什么軟件建立連接?答:RS-232,以太網口、并口。在Windows主機上使用超級終端軟件。在Linux主機上使用Minicom軟件1、嵌入式開發環境主要包括哪些組件?嵌入式系統開發需要交叉編譯和在線調試的開發環境,主要包括宿主機、目標機(評估電路板)、基于JTAG的ICD仿真器、或調試監控軟件、或在線仿真器ICE運行于宿主機的交叉編譯器和鏈接器、以及開發工具鏈或軟件開發環境、嵌入式操作系統1、 寫一條 ARM 指令,完成操作r1 = r2 * 3ADD R1,R2,R2, LSL #11、下列程序實現將一個數從內存某地址中取出一個字,然后將該數進行了處理,結果放回內存中該數的相
22、鄰的下一字地址中,閱讀程序并說明每條語句的作用。start ldr r1,r0 ; 將寄存器R0所指地址中的字數據取出放置R1 mov r0,r1, lsl #3 ; 將R1中的數據左移3位,實現乘以8的功能,結果放置R0中 mov r2, #20 ;將立即數20放置R2中 add r1, r1, r2 ; 將R1中和R2中的數相加,實現R1中的數加20的作用 str r1,r0,4 ; 將R1中的數據存入取出數據內存的下一地址 1、初始值R1=23H,R2=0FH執行指令BIC R0, R1,R2,LSL #1后,寄存器R0,R1的值分別是多少? R0=21H,R1=23H 3、說明指令ST
23、MIAr12!, r0-r11的操作功能。 將R0-R11十二個寄存器中的32位數據,存儲到R12地址指針為起始地址的內存中,地址的操作方式是先操作、后增加,并更新地址。 4、寫一段 ARM匯編程序:循環累加隊列myarray中的所有元素,直到碰上零值元素,結果放在r4中。程序框架如下,補充代碼完成上述功能。AREA total, CODE READONLYENTRYstartMOV r4, #0ADR r0, myarray;在此補充代碼loopLDR r1, r0, #4ADDr4, r4, r1CMPr1, #0BNEloop三簡答1嵌入式Linux系統組成。答:自底向上主要包括硬件設備
24、層,bootloader,Linux內核,各種驅動程序,內核之上的文件系統,各種庫以及最上層的應用軟件。13.嵌入式系統有什么特點?答: 是面向產品,面向用戶,面向應用的。是一個技術密集,集成度高,需要不斷創新的系統。嵌入式系統軟硬件必須是可裁剪的。14.嵌入式系統組成?答:嵌入式系統一般由嵌入式計算機和執行部件組成。其中嵌入式計算機是整個嵌入式系統的核心,主要包括硬件層、中間層、系統軟件層以及應用軟件層;執行部件則是接收嵌入式計算機系統發出的控制指令,執行規定的操2、ARM7TDMI采用幾級流水線?使用何種存儲器編址方式?三級流水線(取指 譯碼 執行);使用了馮·諾依曼(Von N
25、eumann )結構,指令和數據共用一條32 位總線。4、分別列舉ARM的處理器模式和狀態。 ARM 狀態 32 位,這種狀態下執行的是字方式的ARM 指令 Thumb 狀態 16 位,這種狀態下執行半字方式的 Thumb 指令 用戶模式、快中斷模式、中斷模式、管理模式、 中止模式、未定義模式和系統模式。9. 簡述BootLoader的作用。完成哪些主要的工作?Boot loader作用:系統引導程序,負責Linux內核的啟動,用于初始化系統資源,包括SDRAM。這部分代碼用于建立Linux內核運行環境和從Flash中裝載初始化Ramdisk等。它首先完成系統硬件的初始化,包括時鐘的設置、存儲
26、區的映射、堆棧指針的設置等;然后跳轉到操作系統內核的入口,將系統控制權交給操作系統。Boot Loader的stage1通常包括以下工作1硬件設備初始化 2.加載Bootloader的stage2準備ARM空3.拷貝Bootloader的stage2到RAM空間中 4設置堆棧 5跳轉到stage2的C入口點Boot Loader的stage2通常包括以下工作1初始化本階段要使用到的硬件設備 2檢測系統內存映射3將內核映像和根文件系統映像從flash設備上復制到RAM空間中 4設置內核啟動參數5調用啟動內核1、簡述優先級倒置產生的條件、現象以及解決方案。答:條件:基于優先級搶先式的任務調度、資源
27、共享。 現象:低優先級任務 L 和高優先級任務 H 共享資源,在任務 L 占有共享資源之后,任務 H 就緒 ,但這時任務 H 必須等待任務 L 完成對共享資源的操作。在任務 L 完成對共享資源的操作之前,任務M 也已就緒并將搶先任務 L 運行。在任務 M 運行時,系統中具有最高優先級的任務 H 仍然保持掛起狀態。解決方案:優先級繼承、優先級天花板。任務就緒表是由一個OSRdyTbl數組表示,數組大小(OS_RDY_TBL_SIZE)由最低優先級(OS_LOWEST_PRIO)確定。OSRdyTbl是INT8U 類型數組,每一個元素占8位。每一位表示一個優先級狀態(1為就緒,0則未就緒)。8個元素則可以表示64個優先級(8*8=64)。為加速就續表的查找,把每個OSRdyTbl元素劃為每一優先級組,8個元素則有8個優先級組,它定義了一個INT8U類型的8位變量OSRdyGrp ,OSRdyGrp的每一位對應每個優先級組。如下圖: 假設優先級31的任務第一個加入了就緒任務表,此時OSRdyGrp和OSRdyTbl的情況:OSRdyGrp的第3位為1,表示第3優先級組有就緒任務。 OSRdyTbl的第7位為1,表示第31優先級的任務被就緒。此時OSRdyGrp的其他位為零,OSRdyTbl的其他元素中的位都為零OSRdyGrp |= OSMapTblprio >> 3;
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