嵌入式系统设计（基于STM32F4） 习题解答汇总 [徐灵飞] 第1--17章.docx

《嵌入式系统设计(基于STM32F429)》习题答案

第1章课后题参考答案

1.嵌入式系统定义是什么?它由哪几部分组成?

答：

IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers,美国电气和电子工程师协会)对嵌入式系统的定义是：用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置(原文为DevicesUsedtoControl,MonitororAssisttheOperationofEquipment,MachineryorPlants)。这主要是从应用对象上加以定义的，嵌入式系统是软件和硬件的综合体，还可以涵盖机械等附属装置，定义比较宽泛。

国内普遍认同的嵌入式系统的定义是：以应用为中心，以计算机技术为基础，软件和硬件可裁剪，适应于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。与IEEE的定义相比，国内的定义更加具体。

嵌入式系统由硬件和软件两部分组成。嵌入式系统的硬件层一般由嵌入式处理器、内存、人机接口、复位/看门狗电路、I/O接口电路组成，它是整个系统运行的基础，通过人机接口和I/O接口实现和外部的通信。嵌入式系统的软件层主要由应用程序、硬件抽象层、嵌入式操作系统和驱动程序、板级支持包组成(其中，嵌入式操作系统主要实现应用程序和硬件抽象层的管理，在一些应用场合可以不使用，直接编写裸机应用程序)。

2.试说明冯诺依曼计算机与现代计算机的结构组成。

答：

冯诺依曼体系计算机结构主要由五大部件组成。

(1)存储器：用来存放数据和程序

(2)运算器：主要运行算数运算和逻辑运算，并将中间结果暂存到运算器中

(3)控制器：主要用来控制和指挥程序和数据的输入运行，以及处理运算结果

(4)输入设备：用来将人们熟悉的信息形式转换为机器能够识别的信息形式，常见的有键盘，鼠标等(5)输出设备：可以将机器运算结果转换为人们熟悉的信息形式，如打印机输出，显示器输出等

控制器

控制器

存储器

结果

运算器

计算输出设备

数据

程序

输入设备

3.什么是地址码、操作数?

答：

机器指令是由操作码和操作数构成。

操作码表示指令功能。

操作数是用于实现指令功能的数据，这个操作数可以是直接可以使用的数据(立即数),也可以是表示

用于寻址存储单元的地址(不同表示形式，直接寻址或间接寻址)。

因此指令中表示寻址存储单元地址的操作数被认为是地址码。

4.什么是CISC、RISC指令系统?二者有什么区别?

答：

CISC体系的指令特征为使用微代码，计算机性能的提高往往是通过增加硬件的复杂性来获得的。

RISC体系的指令特征：RISC包含简单、基本的指令，这些简单、基本的指令可以组合成复杂指令。(1)CISC的指令能力强，单多数指令使用率低却增加了CPU的复杂度，指令是可变长格式；RISC的

指令大部分为单周期指令，指令长度固定，操作寄存器，只有Load/Store操作内存

(1)CISC支持多种寻址方式；RISC支持方式少

(2)CISC通过微程序控制技术实现；RISC增加了通用寄存器，硬布线逻辑控制为主，是和采用流水线

(3)CISC的研制周期长

(4)RISC优化编译，有效支持高级语言

大部分嵌入式系统使用的处理器使用的都是RISC指令集。例如：ARM、MIPS处理器

5.嵌入式系统处理器有哪几种?如何选择?

答：

嵌入式处理器是嵌入式系统的核心，是控制、辅助系统运行的硬件单元。分为以下几种：(1)嵌入式微处理器

一般用于中高端嵌入式系统应用场景，可跑中大型操作系统。

(2)嵌入式微控制器

一般用于低端嵌入式系统应用场景，可跑小型操作系统或裸机运行程序。

(3)嵌入式DSP

一般用于数据运算集中的应用场景。

(4)嵌入式SoC

在此主要指基于FPGA的SOPC系统，处理器和FPGA系统混合集成。一般应用于通信、数据中心等对数据处理实时性有要求的场景。

嵌入式系统处理器的选择主要根据应用场景决定。

6.嵌入式系统存储器从功能上分为哪两类?一般采用何种类型存储器件?

答：

存储器的主要功能是存储程序和各种数据，分为易失性存储器和易失性存储器。

(1)随机存取存储器(易失性存储器)

SRAM:可作为主存和高速缓存使用。

DRAM和SDRAM:一般可作为主存使用。

(2)只读存储器(非易失性存储器)

存储在只读存储器(Read-OnlyMemory,ROM)中的数据可以在掉电后不丢失，ROM主要用于存储程序和一些数据(常量、系数等),存储在其中的数据只能读不能改，需要使用特定的