ARM2017年复习题总结

1/17ARM2017年复习题总结简答题什么是嵌入式操作系统答嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软/硬件可裁减，功能。可靠性，成本，体积，功耗要求严格的专用计算机系统。与通用计算机相比，嵌入式系统有哪些特点答（1）嵌入式系统通常是面向特定应用的；（2）嵌入式系统是将计算机技术，半导体技术和电子技术与各行各业的具体应用相结合的后的产物，是一门综合技术学科；（3）嵌入式系统和具体应用有机的结合在一起，它的升级换代也是和具体产品同步进行的，因此嵌入式产品一旦进入市场，就有较长的生命周期；（4）为了提高执行速度和可靠性，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中，而不是存储于磁盘等载体中；（5）嵌入式系统本身不具有自主开发能力，即使设计完成以后用户通常也不能对其中的程序功能进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行开发。ARM处理器有几种寻址方式，说明各种寻址的方式。答立即寻址操作数直接放在指令中。例如ADDR0，R0，0X3F；R0R00X3F寄存器寻址操作数放在寄存器中。例如ADDR0，R1，R2；R0R1R2寄存器间接寻址操作数在内存，以寄存器中的值作为操作数的地址。例如LDRR0，R1；R0R1基址加偏移量寻址（基址变址寻址）基址寄存器的内容与指令中的偏移量相加形成操作数的有效地址例如LDRR0，R1，4；R0R14LDRR0，R1，R2；R0R1R2多寄存器寻址一条指令可以完成多个寄存器值的传送。例如LDMIAR0，R1，R2，R3，R4；R1R0；R2R04；R3R08；R4R012堆栈寻址堆栈是一种数据结构，按先进后出（FIRSTINLASTOUT，FILO）的方式工作，使用一个称作堆栈指针的专用寄存器指示当前的操作位置，堆栈指针总是指向栈顶。例如STMFDR13，R0，R4R12，LRLDMFDR13，R0，R4R12，PC2/17举例介绍嵌入式处理器有哪几类答1嵌入式微处理器（EMBEDDEDMICROPROCESSORUNIT,EMPU）；2嵌入式微控制器；（EMBEDDEDMICROCONTROLLERUNIT,EMCU）3嵌入式DSP处理器（EMBEDDEDDIGITALSIGNALPROCESSOR,EDSP）；4嵌入式片上系统（EMBEDDEDSYSTEMONCHIP,ESOC）；什么是立即数请简要描述立即数在使用时有什么注意要点。立即数，主要是指寻址时直接在指令中出现的数，在使用时注意（1）立即数前需要加（2）ARM指令只有32位长，立即数在指令中占12位存储空间，ARM用这12位空间8位表示有效数字基数B，4位表示译为的数M，按照把B循环右移M2位，构造成一个新的32位的数，其它位补0，所以在使用立即数时，要注意其是否合法。请问BL指令跳转时LR寄存器保存的是什么内容并请简述原因。BL跳转时,LR中保存的是执行BL跳转指令的下一条指令的地址，考虑流水线的情况，即当前的PC4。LR用来在需要返回程序时从LR中还原程序执行的位置继续执行。ARM内核有多少个寄存器，请列举出这些寄存器的名字和数量。ARM有37个寄存器，（1）未分组寄存器R0R7，共8个；（2）分组寄存器R8R14，其中FIQ模式下有单独的一组R8R12共5个，另外6种模式共用一组R8R12，共5个，USR和SYS模式共用一组R13R14，共2个，另外5种模式下各有独自的一组R13R14，共10个；（3）程序计数器PC即R15寄存器，共1个；（4）状态寄存器CPSR，和5个备份状态寄存器SPSR，共6个；ARM总计37个寄存器。ARM通用寄存器中，有3个寄存器有特殊功能和作用，请写出它们的名字和作用。（6分）R13SP栈指针寄存器，用来保存程序执行时的栈指针位置；R14LR返回链接寄存器，用来保存程序执行BL指令或模式切换时的返回原程序继续执行的地址；R15PC程序计数器，保存程序执行的当前地址。ARM的CPSR寄存器的位定义如图所示，试简述各位的功能。（8分）NZCV保留IFTM402134503130292827678标志位含义NN1表示运算的结果为负数；N0表示运算的结果为正数或零ZZ1表示运算的结果为零；Z0表示运算的结果为非零CC1表示有进位，C0表示没有进位VV1表示符号位溢出，V0表示结果没有溢出Q在ARMVTE/J架构支持，指示DSP指令是否溢出J仅ARM5TE/J架构支持，J1表示处理器处于JAZELLE状态II1表示禁止IRQFF1表示禁止FIQT仅ARMXT架构支持，T0表示处理器处于ARM状态，T1表示处理器处于THUMB状态3/17什么是伪指令和伪操作在ARM汇编中有哪几种伪指令答在ARM汇编语言程序中有些特殊助记符，这些助记符与一般指令的助记符的不同之处在于没有相对应的操作码或者机器码，通常称这些特殊指令助记符伪指令，他们多完成的操作成为伪操作；在ARM汇编中，有如下几种伪指令1符号定义伪指令；2数据定义伪指令；3汇编控制伪指令；4信息报告伪指令；5宏指令及其他伪指令。如何定义寄存器列表，试举一个使用寄存器列表的例子，要求实现4个字的内存复制。答AREAEXAMPLE1,CODE,READONLYENTRYLDRR0,0XFF把地址0XFF赋给R0LDRR5,0X0F把地址0X0F赋给R5STARTPBLOCKRLISTR1R4把R1R4定义为PBLOCKLDMIAR0,PBLOCK把R0为首地址的内存4个字单元装载至R1到R4中STMIAR5,PBLOCK把R1到R4的值依次存至R5为首地址的内存字单元STOPBSTOP死循环END如何定义一个宏，宏与子程序的区别是什么答宏的格式为MARCO和MEND标号宏名参数，参数2指令序列MENDMARCO表示一个宏定义的开始，MEND表示一个宏的结束，MARCO和MEND前呼4/17后应可以将一段代码定义为一个整体，又称宏，然后在程序中就可以在程序中通过宏的名称及参数调用该段代码。宏指令可以重复使用，这一点的使用方式与子程序有些相似，子程序可以节省存储空间，提供模块化的程序设计。但使用子程序机构时需要保存/恢复现场，从而增加了系统的开销，因此，在代码传递的参数较多并且比较短时，可以使用宏代替子程序，宏在被调用的地方展开。ARM汇编中如何定义一个段，段有几种属性答AREA用于定义一个代码段，数据段，或者特定属性的段。段的几种属性如下READONLY表示只读属性；READWRITE表示本段可读写；CODE定义代码段；DATA定义数据段；ALIGN表达式的对齐方式为2的表达式次方；COMMON定义一个通用段，这个段不包含用户代码和数据。在一个汇编源文件中如何包含另一个文件中的内容答通常可以使用GET/INCLUDE指令，在某源文件中定义一些宏指令，用MAP和FIELD定义结构化数据结构类型，用EQU定义常量的符号名称，然后用GET/INCLUDE将这个源文件包含到其他源文件中。1ARM7TDMI采用了几级流水线工作方式，简要说明。答三级1、取指令2、译码3、执行2ARM9采用了几级流水线工作方式，简要说明。答五级流水线工作方式,1取指2指令译码3执行4数据存储访问5写寄存器3哈佛体系结构和冯诺依曼体系结构有何不同。答哈佛体系结构的两套地址总线和数据总线是分开的，冯诺依曼体系结构是复用的。1简述ARM发生异常时，ARM核心会自动做哪些事情从异常返回时，我们要做哪些事情当异常产生时,ARMCORE拷贝CPSR到SPSR_设置适当的CPSR位改变处理器状态进入ARM状态5/17改变处理器模式进入相应的异常模式设置中断禁止位禁止相应中断如果需要保存返回地址到LR_设置PC为相应的异常向量返回时,异常处理需要从SPSR_恢复CPSR从LR_恢复PCNOTE这些操作只能在ARM态执行2用ARM汇编指令写出实现64位加法和64位减法的代码段，使用的寄存器请自行分配。假定低32位数存放在R0和R1里面，高32位数存放在R2和R3里面。加法ADDSR0,R0,R1/加S是因为要让这个操作影响标志位ADCR2,R2,R3/ADC是带进位的加法，如果上一条指令产生进位则一起加进来减法SUBSR0,R0,R1/加S是因为要让这个操作影响标志位SBCR2,R2,R3/SBC是带进位的减法指令3请列举ARM处理器的模式和异常，并说明各个发生异常时ARM处理器所处的模式异常RESETDATAABORTFIQIRQPREFETCHABORTSWIUNDEFINEDINSTRUCTION处理器模式USER非特权模式，大部分任务执行在这种模式FIQ当一个高优先级（FAST中断产生时将会进入这种模式IRQ当一个低优先级（NORMAL中断产生时将会进入这种模式SUPERVISOR当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式ABORT当存取异常时将会进入这种模式UNDEF当执行未定义指令时会进入这种模式SYSTEM使用和USER模式相同寄存器集的特权模式4FIQ的什么特点使得它处理的速度比IRQ快6/171）FIQ优先级比IRQ高，不会被中断2）FIQ有自己的专属寄存器R8R12，不用对通用寄存器入栈保护，可以加快速度3）FIQ位于异常向量表的末尾0X1C，故无需跳转，可以在这里直接放置异常处理函数5什么指令可以放在中断向量表跳转指令，给PC赋值的指令B，LDR，MOV6ARM处理器中断向量表位于存储器的什么位置默认0X0也可以配置成0XFFFF00007下列ARM指令将做什么ALDRHR0,R1,6BLDRR0,0X999A将R1寄存器的值加上6，然后把以这个值为地址的内存单元里的值取半字（低16位）赋给R0B将立即数0X999赋给R0，注意这是一个伪指令8SWP指令的优势是什么用来实现什么功能功能在寄存器和存储器之间，由一次存储器读和一次存储器写组成的原子操作。完成一个字节或字的交换。可以用来实现信号量9专业名词解释RISC（REDUCEINSTRUCTSETCOMPUTER）；IP（INTELLECTUALPROPERTY）；ISRINTERRUPTSERVERSROUTINEJTAGJOINTESTACTIVEGROUPIDEINTEGRATEDEVELOPMENTENVIRONMENTRTOS（实时操作系统）；CISC（复杂指令集）；KERNEL内核SCHEDULER（调度）NONPREEMPTIVE非抢先式初始化代码直接对ARM微处理器内核及硬件控制器编程，多采用汇编语言编程，初始化代码一般应包含如下典型任务（1）定义程序入口点（2）设置异常向量；（3）初始化存储器系统；7/17（4）初始化堆栈指针寄存器；（5）初始化临界I/O设备；（6）初始化C代码的运行环境；（7）改变处理器的运行模式和状态；（8）使能中断；（9）进入C代码运行选择题1ARM属于RISC架构2ARM指令集是32位宽，THUMB指令集是16位宽的。3ARM指令集是4字节对齐，THUMB指令集是2字节对齐的4复位后，ARM处理器处于SVC模式，ARM状态5ARM处理器总共37个寄存器，SYSTEM模式下使用17个寄存器，SVC模式下使用18个寄存器。6ARM处理器中优先级别最高的异常为RESET，FIQ,IRQ异常可以用来相应中断7ARM数据处理指令中有效的立即数是（ACEGH）A0X00AB0000B0X0000FFFFC0XF000000FD0X08000012E0X00001F80F0XFFFFFFFFG0H0XFF0000008ATPCS规定中，推荐子函数参数最大为4个9ATPCS规定中，栈是满减10在ARM汇编编程，寄存器有多个别名，通常PC是指R15，LR是指R14，SP是指R1311CPSR寄存器中反映处理器状态的位是T位12下面属于ARM子程序调用指令的是BL13ARM7属于冯诺依曼结构，ARM9属于哈佛结构。14ARM7是3级流水线，ARM9是5级流水线。15ARM中可以访问状态寄存器的指令是MRS，能够访问内存的指令是LDR16下面哪种操作系统最方便移植到嵌入式设备中（D）ADOSBUNIXCWINDOWSXPDLINUX17以下哪项关于SRAM和DRAM的区别是不对（A）ASRAM比DRAM慢（B）SRAM比DRAM耗电多CDRAM存储密度比SRAM高得多（D）DRM需要周期性刷新18下面哪种嵌入式操作系统很少用于手机终端设备上（CE）ASYMBIAN（B）WINCECUC/OS（D）LINUXEVXWORKS8/1719S3C2410采用的是ARM920T核心20下面哪点不是嵌入式操作系统的特点CA内核精简B专用性强C功能强大D高实时性21NANDFLASH和NORFLASH的叙述正确的是DANOR的读速度比NAND稍慢一些BNAND的写入速度比NOR慢很多CNAND的擦除速度远比NOR的慢D大多数写入操作需要先进行擦除操作22MMU的作用有（AB）A内存保护B地址转换C加快存取速度D安全保密E内存分配23以下属于DMA特点的有（BC）A占用CPUB占用总线C不占用CPUD不占用总线24以下哪种方式不属于文件系统的格式BAFAT（B）DOSCNTFS（D）EXT1在ARM体系结构中，要从主动用户模式（USER）切换到超级用户模式（SUPERVISOR），采用何种方法先修改程序状态备份寄存器（SPSR）到对应的模式，再更新CPU状态2嵌入式系统加电或复位后，所有的CPU通常都从某个由CPU制造商预先安排的地址上取指令。例如对于S3C2410来说，BOOTLOADER会映射到0X00000000地址处。3CPSR中的低8位称为控制位，下列不属于控制位的是【A】。A、NB、IC、FD、T4ARM中可以访问状态寄存器的指令是MRS,能够访问内存的指令是LDR。5下列条件码中表示不相等的是NE。EQ相等NE不相等CS/HS无符号数大于或等于CC/LO无符号数小于MI负数PL正数或零VS溢出VC没有溢出HI无符号数大于LS无符号数小于或等于GE有符号数大于或等于LT有符号数小于GT有符号数大于LE有符号数小于或等于AL任何无条件执行指令默认条件NV任何从不执行不要使用6CPSR中的低8位称为控制位，其中I位等于1表示禁止IRQ中断。7ARM微处理器支持7种工作模式。其中，除用户模式之外的其余6种称为特权模式，在这6种之中，除系统模式之外的其余5种又称为异常模式。8下列ARM指令中，可用于满递增堆栈操作的是STMIB。9/179ARM伪指令中，可用于大范围地址读取的是LDR。10同CISC相比，下面哪一项不属于RISC处理器的特征。【D】A、采用固定长度的指令格式，指令规整、简单、基本寻址方式有23种。B、减少指令数和寻址方式，使控制部件简化，加快执行速度。C、数据处理指令只对寄存器进行操作，只有加载/存储指令可以访问存储器，以提高指令的执行效率，同时简化处理器的设计。D、RISC处理器都采用哈佛结构11以下叙述中，不符合RISC指令系统特点的是【B】。A、指令长度固定，指令种类少B、寻址方式种类丰富，指令功能尽量增强C、设置大量通用寄存器，访问存储器指令简单D、选取使用频率较高的一些简单指令12下面关于ARM处理器的体系结构描述哪一个是错误的。【B】A、三地址指令格式B、所有的指令都是多周期执行C、指令长度固定D、LOADSTORE结构1相对于ARM指令集，THUMB指令集的特点是【D】。A、指令执行速度快B、16位指令集，可以得到密度更高的代码，对于需要严格控制成本的设计非常有意义C、THUMB模式有自己独立的寄存器D、16位指令集，代码密度高，加密性能好2在ARM寄存器结构中，栈指针使用R13寄存器。332位体系结构的ARM处理器有7种不同的处理器工作模式，和6个主要用来标识CPU工作状态和程序运行状态的状态寄存器。4在下列ARM处理器的各种模式中，只有用户模式不可以自由地改变处理器的工作模式。5在ARM的汇编程序中，ADR、ADRL、LDR、NOP等被称为伪指令。填空题1常见的ARM处理器内核有ARM7、ARM9和【ARM11】等。2按总线所传送的信息类型，总线分为【地址总线】、【数据总线】和【控制总线】。3GPIO的中文全称是【通用输入/输出口】。4ARM处理器有两种状态，分别是【ARM】和【THUMB】。5计算机结构分为【冯诺依曼】结构和【哈佛】结构。6ARM处理器支持的数据类型中，字节为【8】位、半字为【16】位、字为【32】位。7ARM体系结构版本中V【4】版架构是目前应用最广的ARM体系架构，ARM7、【ARM9】都采用该架构。8常用的嵌入式操作系统有【嵌入式LINUX】、【VXWORDS】等。9ARM嵌入式系统主要由【嵌入式硬件】、【嵌入式软件】和【开发工具】构成。10S3C2410支持两种引导方式，分别是【NORFLASH】启动方式、【NANDFLASH】启动方式。11一个嵌入式系统由3部分组成，分别是【嵌入式硬件】、【嵌入式软件】和【开发工具】。10/17判断题1、所有的电子设备都属于嵌入式设备。（F）2、冯诺依曼体系将被哈佛总线所取代。（F）3、嵌入式开发不需要硬件支持。（F）4、移植操作系统时需要修改操作系统中与处理器直接相关的程序。F5、USB20的最大通信速率为12MB。F6、嵌入式开发需要专门的软件和硬件设备。T编程题；例三ADR伪指令AREAADRLABEL1,CODE,READONLYENTRYSTARTBLFUNCBLTORGFUNCADRR0,STARTADRR1,DATAAREAADRR2,DATAAREA4300ADRLR3,DATAAREA4300MOVPC,LRDATAAREASPACE8000END；例五利用跳转表实现程序跳转AREAJUMP,CODE,READONLYNUMEQU2ENTRYSTARTMOVR0,0MOVR1,3MOVR2,2BLARITHFUNCBARITHFUNCCMPR0,NUMMOVHSPC,LRADRR3,JUMPTABLELDRPC,R3,R0,LSL211/17JUMPTABLEDCDDOADDDCDDOSUBDOADDADDR0,R1,R2MOVPC,LRDOSUBSUBR0,R1,R2MOVPC,LREND3、存储器从0X400000开始的100个单元中存放着ASCII码，编写程序，将其所有的小写字母转换成大写字母，对其它的ASCII码不做变换。MOVR0，0X400000MOVR1，0LPLDRBR2，R0,R1CMPR2，0X61BLONEXTCMPR2，0X7B0X610X7A为小写字母的ASCSUBLOR2，R2，0X20STRBLOR2，R0,R1NEXTADDR1，R1，1CMPR1，100BNELP8、编写一简单ARM汇编程序段，实现12100的运算。MOVR2，100MOVR1，0LOOPADDR1，R1，R2；R1中为累加和SUBSR2，R2，1；R2控制循环BNELOOP4、编写程序，比较存储器中0X400000和0X400004两无符号字数据的大小，并且将比较结果存于0X400008的字中，若两数相等其结果记为0，若前者大于后者其结果记为1，若前者小于后者其结果记为1。MOVR0，0X400000LDRR1，R0；取第1个数LDRR2，R0，4；取第2个数CMPR1，R2；两个数相比较MOVHIR1，1；R1大MOVLOR1，1；R1小MOVEQR1，0；两个数相等STRR1，R0，812/177、编写一程序，存储器中从0X400200开始有一个64位数。（1）将取反，再存回原处；（2）求其补码，存放到0X400208处。LDRR0，0X400200LDRR2，0XFFFFFFFFLDRR1，R0；取低32位数EORR1，R1，R2；取反STRR1，R0；存低32位反码ADDSR1，R1，1；又加1为求补STRR1，R0，8；存低32位补码LDRR1，R0，4；取高32位数EORR1，R1，R2；取反STRR1，R0，4；存高32位反码ADCR1，R1，0；高32位求补STRR1，R0，12；存高32位补码例七汇编语言与C/C的混和编程项目名EXAMPLE7MCP文件名EXAMPLE7_ASMS文件名EXAMPLE7_CCAREAASM_C,CODE,READONLYENTRYLDRSP,0X4000IMPORT_MAINBL_MAINBENDINCLUDEINTMAINPRINTF“HELLOWORLDN“RETURN01、写一条ARM指令，分别完成下列操作AR016MOVR0，16BR0R1/16带符号的数字MOVR0,R1，ASR,4CR1R23MULR1,R2,3DR0R0RSBR0，R0，02