嵌入式複習整理修訂威力加強版

2021-09-16 13:50:13 字數 3903 閱讀 1513

第一章1.1 什麼是嵌入式系統(p1)

ieee(國際電氣和電子工程師協會)關於嵌入式系統的定義:嵌入式系統是「用於控制、監視或者輔助操作機器和裝置的裝置」。

1.2 與通用計算機系統比較,嵌入式系統本身有何特點?(p4)

1) 嵌入式系統通常是面向特定應用的;

2) 嵌入式系統功耗低、體積小、整合度高、成本低;

3) 嵌入式系統具有較長的生命週期;

4) 嵌入式系統具有固化的**;

5) 嵌入式系統開發需要專用開發工具和環境;

6) 嵌入式系統軟體需要rtos(實時作業系統)開發平台;

7) 嵌入式系統開發人員以應用專家為主;

8) 嵌入式系統是知識整合系統。

與通用計算機系統比較,嵌入式系統本身有何特點?

1.編碼體積小。

2.面積應用,可裁剪可移植。

3.實時性強。

4.可靠性高。

5.專用性強。

1.3 根據嵌入式系統的複雜程度,嵌入式系統可分為哪4類?(p6)

1) 單個微處理器;

2) 嵌入式處理器可擴充套件的系統;

3) 複雜的嵌入式系統;

4) 在製造或過程控制中使用的計算機系統。

1.4 嵌入式處理器有哪幾類?試舉例說明。(p7)

1) 嵌入式微處理器(empu);

2) 嵌入式微控制器(emcu);

3) 嵌入式dsp處理器(edsp);

4) 嵌入式片上系統(esoc)。

1.6 從硬體系統來看,嵌入式系統由哪幾部分組成?畫出見圖。(p11)

第二章2.1 arm7和arm9基於什麼體系結構,採用何種指令集?

arm7基於馮· 諾依曼體系結構,採用risc精簡指令,相容16位thumb指令集;arm9基於哈佛體系結構,同樣採用risc精簡指令,支援32位arm指令集和16位thumb指令集。

2.2 arm7 tdmi中的"tdmi"分別代表什麼?

t:支援16位壓縮指令集thumb。

d:支援片上debug。

m:內嵌硬體乘法器(multiplier)。

i:嵌入式ice,支援片上斷點和調試點。

t變種處理器有兩種工作狀態:thumb和arm

只要支援同版本的arm體系版本,基於arm處理器的應用軟體將是相容的。

2.3 arm處理器有幾種工作模式?各種工作模式分別有什麼特點?(p25)

arm狀態和thumb狀態。當arm微處理器執行32位的指令集功能時,工作在arm狀態;當arm微處理器工作在16位的thumb指令集時,工作在thumb狀態。

2.4 對比arm指令集合thumb指令集

2.5 如何轉換arm的兩種工作狀態?(p25)

進入thumb狀態:當運算元暫存器的狀態位(位[0])為1時,可以執行bx指令的方法,使微處理器從arm狀態切換到thumb狀態。

進入arm狀態:當運算元暫存器的狀態位(位[0])為0時,可以執行bx指令的方法,使微處理器從thumb狀態切換到arm狀態。

2.6 arm7採用幾級流水線?(p27)

arm7架構採用了3級流水線。

1) 取指:將指令從記憶體中取出來。

2) 解碼:操作碼和運算元被解碼以決定執行什麼功能。

3) 執行:執行已解碼的指令。

arm9採用五級流水線技術

2.7 arm採用怎樣的資料儲存格式?(p40)

arm處理器的資料儲存格式有兩種:大端模式和小端模式。

大端模式:較高的有效位元組存放在較低的儲存器位址,較低的有效位元組存放在較高的儲存器位址。

小端模式:較高的有效位址存放在較高的儲存器位址,較低的有效位元組存放在較低的儲存器位址。

預設情況下的儲存格式是小端模式。

arm採用單週期指令集

2.8 若暫存器r1=0x01020304,分別按小端模式和大端模式儲存在0x節單元中,是分別列出兩種模式下記憶體儲存內容,並標出記憶體位址。

2.9 arm儲存器的儲存週期有幾種型別?對應於cache訪問和儲存器訪問是何儲存週期?(p41)

儲存週期型別:

空閒週期。

非順序週期。

順序週期。

協處理器暫存器傳送週期。

2.10 arm支援哪些儲存資料型別?(p40)

arm處理器支援以下6種資料型別:

8位有符號和無符號位元組。

16位有符號和無符號半字,以2位元組的邊界對齊。

32位有符號和無符號字,以4位元組的邊界對齊。

2.12 arm支援的有幾種頁面型別?其容量為何值?(p48)

段(section):大小為1mb的儲存塊。

大頁(large pages):大小為64kb的儲存塊。

小頁(small pages):大小為4kb的儲存塊。

極小頁(tiny pages):大小為1kb的儲存塊。

2.13 一級描述符可能的格式:(p49)

ap為訪問許可權控制位。

2.14 arm的mmu主要實現什麼功能?(p45)

儲存管理單元(mmu)用於在cpu和物理記憶體之間進行位址轉換。由於是將位址從邏輯空間對映到物理空間,因此這個轉換過程一般稱為記憶體對映。在arm系統中,儲存管理單元(mmu)主要完成以下工作:

虛擬儲存空間到物理儲存空間的對映。

儲存器訪問許可權的控制。

設定虛擬儲存空間的緩衝特性。

2.15 arm系統中如何完成i/o操作?(p54)

arm系統中i/o採用統一編址,i/o操作通常被對映成儲存器操作,即輸入/輸出是通過儲存器對映的可定址外圍暫存器和中端輸入的組合來實現的。

第三章3.1 arm支援哪幾種工作模式?不同工作模式如何進行切換?(p56)

arm微處理器支援7種工作模式:

使用者模式。

快速中斷模式。

外部中斷模式。

管理模式。

中止模式。

未定義指令模式。

系統模式。

不同的工作模式間可以相互切換,有兩種方式:

1) 發生異常時,處理器自動改變cpsr中m[4:0]的值,進入相應的工作模式。

2) 當處理器處於特權模式時,用指令向cpsr的m[4:0]字段寫入特定的值,以進入相應的工作模式。

3.2 arm暫存器的組織形式(p57)

arm處理器共有37個暫存器,各暫存器均為32位:

31個通用暫存器r1~r15,包括程式計數器pc。

6個狀態暫存器 cpsr、spsr。

根據arm處理器不同工作模式,可將全部暫存器分成7組。

r1~r7為不分組暫存器,r8~r14為分組暫存器,不同處理器模式下是不同的。r8~r12有兩組暫存器,分別為快速模式和其他模式。r13、r14有6組暫存器,使用者和系統模式公用一組。

r13為堆疊指標sp,r14為連線暫存器lr,r15為程式計數器pc。

3.3 試述arm處理器對異常中斷的響應過程。(p59)

當異常發生時,處理器首先自動儲存當前狀態,即返回位址存入暫存器r14(連線暫存器lr),當前暫存器cpsr存入spsr中,接著進入相應的工作模式,並執行特定位址的指令。arm有7種型別的異常,不同型別的異常將導致處理器進入不同的工作模式,並執行不同特定位址的指令。(p59)

3.4 arm指令的編碼格式和條件域(p63)

指令的編碼格式

條件域3.5指令集的定址方式有幾種?試分別敘述其各自的特點並舉例說明。(p64)

1) 立即數定址:在立即數定址方式下,運算元本身直接在指令中給出,去除指令也就獲得了運算元,這個運算元也稱為立即數。

2) 暫存器定址:在暫存器定址方式下,暫存器的值即為運算元。arm指令普遍採用這種定址方式,由於直接和暫存器交換資料,其執行效率較高。

3) 暫存器移位定址:暫存器移位定址的運算元由暫存器的數值進行相應移位而得到;移位的方式在指令中以助記符的形式給出,而移位的位數可用立即數或暫存器定址方式表示。

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