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转 嵌入式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?答：IEEE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。2，嵌入式系统有哪些重要的特征?答：系统内核小、专用性强、系统精简、高实时性OS、嵌入式软件开发走向标准化、嵌入式系统需要开发工具和环境。3，实时系统的定义是什么?答：实时系统是这样的一种系统，即系统执行的正确性不仅取决于计算的逻辑结果，还取决于结果的产生时间。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：(1)硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层。(2)硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口；中间层，即HAL或BSP，一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置；系统软件层包含RTOS、文件系统、GUI、网络系统及通用组件模块；应用软件层由基于RTOS开发的应用程序组成。(3)功能包括：嵌入式系统硬件初始化、硬件相关的设备驱动程序。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?答：嵌入式微处理器(MPU)、嵌入式微控制器(MCU)、嵌入式DSP处理器(DSP)、嵌入式片上系统(SOC)。典型代表为：MIPS，ARM；单片机；TI的TMS320C2000/C5000、Siemens的TriCore；Philips的Smart XA。第二章1,嵌入式硬件系统的基本结构包含那些部分?嵌入式处理器的三大部分是什么?答：(1)嵌入式微处理器、存储器、I/O部分；(2)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?答：(1)程序存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构；(2)程序存储和数据存储分开的体系结构；(3)冯：英特尔的8086CPU、ARM系列微处理器、MIPS系列；哈：所有的DSP、摩托罗拉的MC68、Z8系列、ARM9、ARM10、ARM11。4.什么是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?答：CISC体系即复杂指令集计算机体系，优点：指令数量很多、寻址方式多样、编码长度可变、可以对存储器和寄存器进行算术和逻辑操作，缺点：有些指令执行时间很长、难以用优化编译器生成高效的目标代码程序，典型代表：Intel的x86系列CPU；RISC体系即精简指令集计算机体系，优点：指令数量较少、没有较长执行时间的指令、简单寻址、采用优化编译技术，生成高效的目标代码程序，缺点：编码长度固定、只能对寄存器对行算术和逻辑操作，典型代表：SUN公司的SPARC(1987)、MIPS公司的SGI：MIPS(1986)、HP公司的PA-RISC、Motorola公司的PowerPC、DEC、Compac公司的Alpha AXP、IBM的RS6000(1990)第一台Superscalar RISC机。ARM7TDMI属于RISC体系。5.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?答：NUXI0x4E,0x55,0x58,0x496.在无操作系统的嵌入式软件有哪几种实现方式?答：主要有循环轮转方式和前后台系统方式。7.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?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。答：单体结构、分层结构和微内核结构。单体结构代表：嵌入式Linux操作系统和PDOS；分层结构代表：MS-DOS；微内核：OS-9、C Executive、VxWorks、Nucleus Plus。微内核结构只保留进程管理和存储管理功能。8.什么是轮询系统?什么是前后台系统(事件驱动系统)?答：循环轮转：把系统功能分解为若干个不同的任务，然后把他们包含在一个永不结束的循环语句当中，按照顺序逐一执行。当执行完一轮循环后，又回到循环体的开头重新执行。前后台：在轮询的基础上增加了中断处理功能。9.多任务系统中，什么是占先式内核?什么是非占先内核?答：占先式内核：当前最高优先级的任务一旦就绪，总能立即得到CPU的控制权。非占先内核：非占先式内核要求每个任务自我放弃CPU的所有权。10.什么是设备驱动程序?设备驱动程序的主要功能有那些?答：直接与硬件打交道、对硬件进行控制和管理的软件。主要功能：硬件启动、硬件关闭、硬件停用、硬件启用、硬件读操作、硬件写操作。11.嵌入式软件的目标有哪些?要优化哪些资源的使用?答：目标：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。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。12.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域怎样区别?答：在main函数中对已经声明并定义的函数进行调用。内存分布：操作系统和代码在固定位置，堆栈自动和动态分配，全局变量区域通过静态分配获得。区别：普通局部变量，位于栈帧当中，只在本函数可见；全局变量，固定地址，依所处的位置而可见。13.什么是可重入函数?答：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。14.什么是资源?什么是共享资源?什么是互斥?答：程序运行时可使用的软、硬件环境统称为资源。可以被一个以上任务使用的资源叫做共享资源。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。15.什么是进程?进程应该包括哪些东西?答：A process=a program in execution。一个进程应该包括：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)。进程包含了正在运行的一个程序的所有状态信息。16.什么是任务?任务切换是怎样的?任务有哪三种基本状态?答：任务：针对目标系统拆分后的小且易的问题的具体处理方法编码和数据结构。任务切换：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。三种状态：阻塞，就绪，运行。17.描述任务的数据结构是什么?包含哪些内容?答：任务控制块。任务ID、任务的状态、任务的优先级、CPU上下文信息及与进程相关的一些信息。18.任务在那些时间可以调度?答：在新任务被创建，一个任务运行完毕，一个任务被阻塞，转入就绪态及中断发生时。19.嵌入式系统任务调度算法的评价指标有哪些?答：响应时间、周转时间、调度开销、公平、均衡、吞吐量20.什么是优先级调度算法?任务优先级有哪两种确定方式?答：优先级调度算法(Priority Scheduling)：给每个任务设置一个优先级，然后在所有就绪任务中选择优先级最高的那个任务去运行；分为可抢占和不可抢占两种方式。21.大多数RTOS调度器都采用基于优先级的可抢占调度算法，但在具体实现上要考虑哪些问题?答：如何设定各个任务的优先级?优先级是静态设置的还是动态可变的?算法的性能如何，能否满足实时要求?22.任务间通信可以有哪几种方式?答：共享内存(shared memory)；消息传递(message passing)；管道(pipe)；信号(signal)。23.什么是代码的临界区?什么叫临界资源?答：对共享内存或共享文件的访问，可能会导致竞争条件的出现。我们把完成这类事情的那段代码称为临界区(Critical Region)，把需要互斥访问的共享资源称为临界资源。24.有哪几种种方法，使得任何两个任务都不会同时出现在临界区中，就可以避免竞争条件的出现?答：关闭中断法；繁忙等待法；信号量法。25.什么是信号量?什么是原子操作?什么是P原语?什么是V原语?答：信号量：是一种新的变量类型，用来记录当前可用资源的数量原子操作：任何时刻只有一个任务进入临界区进行操作。P原语：申请一个资源；V原语：释放一个资源26.如何用信号量实现互斥?如何用信号量实现同步?通过引入P、V操作来设定两个任务在运行时的先后顺序。设信号量为某个共享资源的当前个数，在一个任务的内部使用V原语，增加资源的个数；在另一个任务的内部使用P原语，减少资源的个数，从而实现任务质之间的同步。semaphore mutex；mutex.count=1；/N=1 P(mutex)；临界区V(mutex)；非临界区答：实现互斥：实现同步：27.I/O设备按数据组织分类包括哪两种类型?答：块设备和字符设备28.CPU如何与设备控制器当中的寄存器以及数据缓冲区有哪三种编址方式?采用哪三种方法实现IO的输入输出?答：三种编址方式：I/O独立编址；内存映像编址；混合编址。三种I/O方式：循环检测方式；中断驱动方式；DMA方式29.位嵌入式微处理器的主要评价指标有哪些?答：功耗、代码存储密度、集成度、多媒体加速。30.ARM7TDMI的关键部件有几个?分别是什么?答：7个。包括一个32位ALU、31个32位通用寄存器及6位状态寄存器、328位乘法器、3232桶形移位寄存器、指令译码及控制逻辑、三级指令流水线及数据/地址寄存器。31.ARM处理器可以执行两套指令系统，分别为ARM态和Thumb态，ARM指令和Thumb指令，指令长度上有什么区别?系统启动时，处理器处于哪种状态?答：ARM-32-bit,按字排列的ARM指令集；Thumb-16-bit,按半字排列的Thumb指令集。系统启动时处于ARM状态。32.程序计数器PC总是指向当前指令的下两条指令的地址，ARM处理器中，PC一般用那个寄存器?当ARM处理器处于ARM态时，PC为当前指令的地址加8字节，Thumb状态时，PC为当前指令的地址加几个字节?答：R15，4 33.ARM处理器中，R13、R14、R15的功能各是什么，使用它们，细节上各自有什么特别要注意的地方?答：寄存器R13常作为堆栈指针(SP)，在ARM指令集当中，没有以特殊方式使用R13的指令或其它功能，只是习惯上都这样使用。但是在Thumb指令集中存在使用R13的指令。R14为链接寄存器(LR)，在结构上有两个特殊功能：在每种模式下，模式自身的R14版本用于保存子程序返回地址；当发生异常时，将R14对应的异常模式版本设置为异常返回地址(有些异常有一个小的固定偏移量)。寄存器R15为程序计数器(PC)，它指向正在取指的地址。可以认为它是一个通用寄存器，但是对于它的使用有许多与指令相关的限制或特殊情况。如果R15使用的方式超出了这些限制，那么结果将是不可预测的。34.ARM处理器有哪几种运行模式?各是什么?特权模式和用户模式各包括哪些运行模式?答：用户模式、快速中断模式、外部中断模式、管理模式、数据访问终止模式、系统模式、未定义指令中止模式。用户模式之外的其他模式也称为特权模式。35.ARM允许多种寻址方式，例如MOV R0，R1，这里源操作数和目的操作数使用的都是寄存器寻址，那么指令LDR R0，R1，#4,这里源操作数使用的寻址方式是叫什么?那么指令LDR R0，R1,这里源操作数使用的寻址方式是什么?，该指令助记符的含义是什么?与LDR相对应的指令助记符是什么?答：寄存器变址寻址；寄存器间接寻址；把存储器中的数据传送到寄存器中；STR。36.ARM7使用了几级流水线，分别是什么?ARM9使用了几级流水线?分别是什么?答：三级流水线：预取、译码、执行；五级流水线：预取、译码、执行、访问、写入。37.ARM微处理器的寄存器在逻辑上有多少个?分别是什么?答：37个32位寄存器，其中31个为通用寄存器，6个为状态寄存器。38.ARM处理器支持哪几种异常?按响应异常的优先级分类，优先级最高的是什么?最低的是什么?进入、退出异常时，ARM处理器分别要执行什么操作?答：FIQ、IRQ、未定义指令、指令预取中止、数据中止、复位、软件中断；复位；未定义指令和软件中断；拷贝CPSR到SPSR、设置适当的CPSR位、保存返回地址到LR、设置PC为相应的异常向量；从SPSR恢复CPSR、从LR恢复PC。39.在ARM处理器中，把CPSR或SPSR的内容读出到通用寄存器中，有什么特别的要求?想修改CPSR寄存器的值为0XFF，应该用什么指令?怎么做?答：在ARM处理器中，只有MRS指令可以把CPSR或SPSR的内容读出到通用寄存器中，只有MSR指令可以直接设置CPSR或SPSR。用MSR指令，MSRcondpsr_fields,#&0FF 40.阅读分析代码，实现两个寄存器值的内容相加。；文件名：TEST1.S；功能：实现两个寄存器相加；说明：使用ARMulate软件仿真调试AREA Example1,CODE,READONLY；声明代码段Example1 ENTRY；标识程序入口CODE32；声明32位ARM指令START MOV R0,#0；设置参数MOV R1,#10 LOOP BL ADD_SUB；调用子程序ADD_SUB BLOOP；跳转到LOOP ADD_SUB ADDS R0,R0,R1；R0=R0+R1 MOV PC,LR；子程序返回END；文件结束第四部分1.C/OS主要特点有哪些?答：公开源代码、可移植性、可固化、可裁剪、占先式内核、多任务、可确定性、任务栈、系统服务、中断管理稳、定性与可靠性。2.C/OS允许管理有多少个任务，用户可以有多少个任务?系统保留的几个任务是什么?答：64；56；系统保留了优先级为0、1、2、3、OS_LOWEST_PRIO-3、OS_LOWEST_PRI0-2，OS_LOWEST_PRI0-1以及OS_LOWEST_PRI0这8个任务。3.任务的组成包括那些部分?答：任务控制块-uC/OS-II进行任务管理用的一个数据结构。任务代码-描述任务算法的程序编码。任务堆栈-任务的工作现场环境。5.任务堆栈在系统中有哪些应用?答：任务堆栈是任务的三大组成部分之一。保存CPU寄存器现场(R0R12、LR、SPSR等)。本Task的私有数据。6.TCB中各成员的作用是什么?答：任务控制块结构的主要成员typedef struct os_tcbstruct os_tcb*OSTCBNext；/指向下一个TCB的指针struct os_tcb*OSTCBPrev；/指向前一个TCB的指针OS_STK*OSTCBStkPtr；/指向任务堆栈栈顶的指针INT16U OSTCBDly；/任务等待时间INT8U OSTCBStat；/任务的当前状态标志INT8U OSTCBPrio；/任务的优先级别OS_TCB；7.什么是任务就绪表?任务优先级和任务就绪表的映射关系是怎样的?答：系统中的每个任务都在这个表中占据一Bit的位置，并用这个位置的状态(1或者0)来表示任务是否处于就绪状态，这个表就叫做任务就绪状态表。Prio值域：063，对应的二进制数000,000111,111(6bit)，OSRdyGrp(任务组就绪变量)8 bit，任务就绪数组元素OSRdyTbl也是8bit。prio.D5：3-对应OSRdyTbl的下标(任务组号y)，也对应OSRdyGrp的比特位号。prio.D2：0-对应OSRdyTbl元素的位号(任务组号x)8.举例说明优先级在任务就绪表中的表示。答：prio=29的任务在任务就续表中的表示。prio=29，其8进制表示为：35 O9.如何实现任务优先级到就绪表的操作?怎样从任务就绪表中获得当前优先的最高的优先级号?答：在uC/OS-II中预定义了一个OSUnMapTbl数组：建立OSRdyGrp组变量与Prio中的y以及OSRdyTbly变量与x的关系：Prio=prio=(y 3)+x。以系统变量OSRdyGrp为下标，查OSUnMapTbl表，可得y；以OSRdyTbl的第y元素为下标，查OSUnMapTbl表，可得x。用下代码可从任务就绪表中获取优先级别最高的就绪任务(prio)：y=OSUnMapTalOSRdyGrp；/D5、D4、D3位x=OSUnMapTalOSRdyTbly；/D2、D1、D0位prio=(y 3)+x；/优先级别9.C/OS中有哪几个任务调度器?任务调度器有哪两项工作?答：任务调度器的两项主要工作：从任务就绪表中查找优先级最高的就绪任务，实现任务切换。uC/OS-II中有两个任务调度器：任务级的调度器(OS_Sched()，中断级的调度器(OSIntCtxSw()。10.任务切换宏OS_TASK_SW()依次完成的7项工作是什么?答：被中止Task的断点指针(PC)入栈保护被中止Task通用寄存器入栈保护被中止Task系统管理SP该TCB-OSTCBStkPtr获得待运行任务TCB获得待运行任务TCB-OSTCBStkPtr恢复待运行任务CPU现场(不包含PC)切换CPU.PC，使CPU接续运行待运行Task断点。14.什么是任务的优先级反转现象?发生的原因是什么?如何解决?答：是指在剥夺式OS中，当任务以独占方式使用共享资源时，低优先级的任务可能先于高优先级任务得到系统调度而运行的现象。原因：低优先级的任务独占共享资源，迫使高优先级任务因等待资源而让出CPU。解决办法：暂时提升获得共享资源任务的优先级别，尽快释放共享资源，之后再恢复其原有的优先级别。第五部分17.对于S3C2410A的存储系统支持，可以支持多少个存储体(BANK)，其中连接系统内存SDRAM的是可以是哪块?S3C2410A有多少引脚，构成了多少个I/O接口?对I/O口的编址，S3C2410A采用什么方式?答：8；Bank6/Bank7；117,8；存储器映射方式。18.嵌入式系统启动的七个步骤分别是那些?请描述之。答：设置入口指针、设置中断向量、初始化存储器系统、REMAP部分、初始化堆栈、初始化必要的I/O、初始化C语言所需的存储器空间。19.一个FAT文件系统有哪几个组成部分，分别是什么?答：保留区、FAT区、根目录区、文件和目录数据区20.操作系统分占先式内核和非占先式两类，实时操作系统C/OS采用占先式内核。比如有系统中当A任务在运行过程中有高优先级的任务B就绪时，那么A被暂停运行，转而执行B，则该系统属于哪种内核?答：占先式内核21.关于操作系统软件，有开源免费和开源收费两类，Linux、C/OS都是内核源码公开的免费的操作系统，除这些之外，你还知道哪些实时操作系统属于源码公开的免费的操作系统软件?哪些是商用的实时操作系统?答：不知道；VxWorks、QNX、Windows Embedded、Palm OS、OS-9 22.C/OS中，OSTimeDly()可设置任务控制块的哪一项，可以怎么做?答：任务的执行状态OST