河南理工大学计算机嵌入式系统原题.doc

第一章 1.嵌入式系统的概念，并举例。 从技术的角度定义：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。 从系统的角度定义：嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统。术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分，称为嵌入的系统。嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统 例： 嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将引领人们的生活步入一个崭新的空间。即使你不在家里，也可以通过电话线、网络进行远程控制。在这些设备中，嵌入式系统将大有用武之地。水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能。目前在服务领域，如远程点菜器等已经体现了嵌入式系统的优势。 2.嵌入式处理器的类别 嵌入式处理器可以分为以下几大类： 嵌入式微处理器； 嵌入式微控制器； 嵌入式DSP处理器； 嵌入式片上系统（SOC）。 3.嵌入式操作系统的基础 嵌入式微处理器的基础是通用计算机中的CPU。 嵌入式操作系统基础是实时操作系统（RTOS） ？ 4.前后台系统 对基于芯片的开发来说，应用程序一般是一个无限的循环，可称为前后台系统或超循环系统。 循环中调用相应的函数完成相应的操作，这部分可以看成后台行为，后台也可以叫做任务级。这种系统在处理的及时性上比实际可以做到的要差。 中断服务程序处理异步事件，这部分可以看成前台行为，前台也叫中断级。时间相关性很强的关键操作一定是靠中断服务程序来保证的。 5.实时操作系统的特点 IEEE 的实时UNIX分委会认为实时操作系统应具备以下的几点: 异步的事件响应、切换时间和中断延迟时间确定 、优先级中断和调度 、抢占式调度 、内存锁定 、连续文件 、同步 总的来说实时操作系统是事件驱动的，能对来自外界的作用和信号在限定的时间范围内作出响应。它强调的是实时性、可靠性和灵活性, 与实时应用软件相结合成为有机的整体起着核心作用, 由它来管理和协调各项工作,为应用软件提供良好的运行软件环境及开发环境。 从实时系统的应用特点来看实时操作系统可以分为两种：一般实时操作系统和嵌入式实时操作系统。 一般实时操作系统应用于实时处理系统的上位机和实时查询系统等实时性较弱的实时系统，并且提供了开发、调试、运用一致的环境。 嵌入式实时操作系统应用于实时性要求高的实时控制系统，而且应用程序的开发过程是通过交叉开发来完成的，即开发环境与运行环境是不一致。嵌入式实时操作系统具有规模小(一般在几K～几十K 内)、可固化使用实时性强(在毫秒或微秒数量级上)的特点 。 6.中断 中断是一种硬件机制，用于通知CPU有个异步事件发生了。中断一旦被识别，CPU保存部分（或全部）上下文即部分或全部寄存器的值，跳转到专门的子程序，称为中断服务子程序（ISR）。中断服务子程序做事件处理，处理完成后，程序回到： 1. 在前后台系统中，程序回到后台程序； 2. 对非占先式内核而言，程序回到被中断的任务； 3. 对占先式内核而言，让进入就绪态的优先级最高的任务开始运行。 第二章 1.FIQ模式的进入和退出过程： FIQ(异常)的进入： （1）将CPSR寄存器内容存入TRQ模式的SPSR寄存器； （2）置位F和I（禁止FIQ和IRQ中断）； （3）清零T位（进入ARM状态）； （4）设置MOD位，切换处理器模式至FIQ模式； （5）将下一条地址存入FIQ模式的LR寄存器，即指令3的地址； （6）跳转地址存入PC，即FIQ中断服务函数的入口地址，实现跳转； （7）FIQ中断服务程序在ARM状态下执行现场保护等操作。 （8）FIQ中断服务程序使用BX指令，将处理器从ARM状态切换到Thumb状态，通过置位CPSR的T位实现； （9）FIQ中断服务程序开始执行Thumb指令； （10）FIQ中断服务程序使用BX指令，将处理器从Thumb状态切换到ARM状态，通过清除CPSR的T位实现； （11）FIQ中断服务程序在ARM状态下执行恢复中断现场等操作。 FIQ的异常的退出： （1）将SPSR寄存器的值复制回CPSR寄存器； （2）将LR寄存器的值减去一个常量（FIQ异常为4）后复制到PC寄存器。跳转到被中断的用户程序。 2为什么在返回时要PC-4？ 因为FIQ异常为4只有将LR寄存器的值减去一个常量4后复制到PC寄存器。才会跳转到被中断的用户程序。 第三章 1.ARM指令集与Thumb指令集的关系？ ARM7TDMI(-S)具有32位ARM指令集和16位Thumb指令集。ARM指令集效率高，但是代码密度低;而Thumb指令集具有较高的代码密度，却仍然保持ARM的大多数性能上的优势