ARM嵌入式系统基础教程期中开卷含答案.docx

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ARM嵌入式系统基础教程期中开卷含答案

【ARM嵌入式系统基础教程期中开卷含答案】

ARM嵌入式系统基础教程----期中开卷专业：

软件1班姓名：

学号：

一、嵌入式系统基本概念1、什么是嵌入式系统？

有何特点？

答：

所谓嵌入式,实际上是“嵌入式计算机系统”，的简称，它是相对于通用计算机系统而言，注重于发展独立的单芯片技术。

嵌入式系统是“控制、监视或者辅助装置、机器和设备运行的装置”。

特点:

（1）嵌入式系统是将先进的计算机技术，半导体技术以及电子技术与各行业的具体应用相结合的产物，这一点就决定了他必然是一个技术密集，资金密集，高度分散，不断创新的知识集成系统。

（2）系统内核小（3）专用性强（4）系统精简（5）系统软件要求（6）嵌入式软件开发要走向标准化，需要使用多任务的操作系统。

（7）嵌入式系统本身并不具备在其上进行进一步开发的能力。

2、举例在你的身边常见到的嵌入式系统产品，谈一谈你对“嵌入式系统”的初步理解。

答：

产品有：

洗衣机，空调，手机。

嵌入式系统就是内置小计算机系，可以对机器进行智能控制的系统。

3、嵌入式系统的3个基本特点？

答：

（1）专用性

（2）嵌入型（3）计算机系统4、什么是嵌入式处理器，嵌入式处理器可以分为几大类？

答：

嵌入式处理机是嵌入式的核心，是控制，辅助系统运行的硬件单元。

分类：

四大类

（1）嵌入式微处理器

（2）嵌入式微控制器（3）嵌入式DSP处理器（4）SoC片上系统5、广泛使用的三种类型的操作系统？

答：

多道批处理操作系统、分时操作系统以及实时操作系统。

6、列举常见的4种嵌入式操作系统？

说明你对嵌入式操作系统的基本认识，嵌入式操作系统在嵌入式系统开发中的必要性。

答：

嵌入式Linux、WinCE、VxWorks、μC/OS-II没有操作系统的计算机效率十分底下，把操作系统嵌入到计算机中，可以提高系统的可靠性，开发效率，缩短了开发周期。

二、ARM7体系结构1、ARM是什么样的公司？

答：

它是一家微处理器行业的知名企业，该企业设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC处理器。

特点是只设计芯片，而不生产。

它将技术授权给世界上许多著名的半导体、软件和OEM厂商，并提供服务。

2、什么是RISC？

什么是CISC？

答：

RISC是精简指令集计算机的缩写。

CISC是复杂指令集计算机的缩写。

3、举出2个ARM公司当前应用比较多的ARM处理器核？

答：

ARM7系列、ARM9系列、ARM10系列、ARM11系列、intel的Xscale系列和MPCore系列。

4、*****I中的T、D、S、I分别表示什么含义？

答：

T：

支持高密度16位的Thumb指令集D：

支持片上调试S：

*****I的可综合（synthesizable）版本（软核）I：

支持EmbededICE观察硬件M：

支持64位乘法5、*****I处理器采用什么样的体系结构，其可寻址地址空间多大？

答：

ARM处理器使用冯.诺依曼结构使用单个平面的232个8位字节地址空间。

地址空间可以看作是包含230个32位字，或231个16位半字。

6、*****I处理器采用几级流水线处理，使用何种存储器编址方式？

答：

*****I处理器采用三级流水线。

ARM处理器将存储器看做是一个从0开始的线性递增的字节集合。

7、ARM处理器哪几种状态和模式？

答：

共7种。

（1）用户模式

（2）快速中断模式（3）外部中断模式（4）管理模式（5）数据访问中断模式（6）系统模式（7）未定义指令模式8、简述ARM处理器两种状态的应用特点。

答：

ARM状态：

处理器执行32位字对齐方式的ARM指令，每条ARM指令长度为32位，指令的功能强大，处理器默认为此状态。

Thumb状态：

处理机执行16位半字对齐方式的Thumb。

每条Thumb指令长度为16位，是ARM指令功能的子集。

9、简述ARM处理器7种模式的应用特点。

答：

（1）用户模式：

ARM处理器正常的程序执行模式。

（2）快速中断模式：

用于高速数据传输或通道处理。

（3）外部中断模式：

用于通用的中断处理。

（4）管理模式：

操作系统使用的保护模式。

（5）数据访问中断模式：

当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储及存储保护。

（6）系统模式：

运行具有特权的操作系统任务。

（7）未定义指令模式：

当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件处理器的软件仿真。

10、结合CPSR的结构，说明其中的M[4:

0]的作用和T位的作用。

答：

M[4:

0]是模式控制位，这些位决定处理器的工作模式。

T位：

T位标志控制处理器按照ARM指令集运行，还是按照Thumb指令集运行。

11、结合CPSR的结构，说明其中的I位和F位的作用。

答：

I位和F位都是中断禁止标志位，用来时能或禁止ARM的两种外部中断。

12、简述*****I内部有哪些寄存器及特点。

答：

分别为31个通用32位寄存器和6个状态寄存器。

它们不能在同一使劲同时被访问，对其的访问取决于处理器状态和处理器模式。

13、结合下表简述FIQ模式下有哪几个私有寄存器，这些私有寄存器有何使用特点？

答：

FIQ模式下私有寄存器有R8-fiq，R9-fiq，R10-fiq，R11-fiq，R12-fiq，R13-fiq，R14-fiq，和SPSR-fiq。

这些寄存器使得在发生FIQ中断，处理器不必为保护寄存器而浪费时间，从而加速了FIQ的处理速度。

14、*****I中的PC指向的是下一条将要执行的指令，这句话对吗？

为什么？

答：

不对，PC中的内容总是指向正在“取指”指令的地址。

15、简述ARM处理器的CPSR和SPSR的功能、作用和工作方式。

答：

CPSR是当前状态寄存器，他可以在任何运行模式下被访问，它包括条件标志位，中断标志位，当前处理器模式标志位，以及其他的一些相关的控制盒状态位。

ARM内核就是通过使用CPSR来监视和控制内部操作的。

SPSR用于保存CPSR的当前值，从异常退出时则可由SPSR来恢复CPSR。

16、简述ARM7的内部寄存器R13、R14、R15的主要功能、作用和工作方式。

答：

R13作为堆栈指针SP，用于指定堆栈操作出入口的地址。

其他6个R13寄存器为堆栈寄存器。

为用户模式和系统模式共用一个。

R14可以用作通用寄存器，也可以用作链接寄存器。

链接寄存器用于保存子程序地址或者返回地址。

R15：

程序寄存器，总是指向正在“取指”的指令17、什么是计算机的寻址方式？

*****I有几种寻址方式？

答：

寄存器寻址、立即寻址、寄存器移位寻址、寄存器间接寻址、基址寻址、多寄存器寻址、堆栈寻址、相对寻址。

18、什么是堆栈？

ARM中的堆栈是如何定义和使用的？

答：

堆栈都是一种数据项按序排列的数据结构，只能在一端（称为栈顶（top））对数据项进行插入和删除。

ARM处理器将RB作为堆栈指针SP，用于保存堆栈的出入口处地址。

19、何谓存储的“大端模式”、“小端模式”？

写出数据0x***-*****在0x***-*****字单元中“小端模式”下的存储细节。

答：

大端模式：

按照数据的低字节存放在高地址中的顺序进行存储。

小端模式：

按照数据的高字节存放在高地址中的顺序进行存储。

0x***-*****存放0x78，0x***-*****存放0x56，0x***-*****存放0x340x***-*****存放0x12。

20、什么是“字对齐”和“半字对齐”？

ARM指令必须字对齐存放，Thumb指令必须半字对齐存放，这句话正确吗？

答：

如果一个字数据的访问存储地址A能被4整除，即地址的低两位为零，则为字对齐的存储器访问。

如果一个半数据的访问的存储地址A能被2整除，即地址的最低位为零，则为半字对齐的存储器访问，如果Thumb状态下将一个非字对齐的地址写入PC，则数据在写入PC时第0位被忽略，最终PC的bit0为0，将会产生不可预料的结果。

21、ARM指令长度和Thumb指令长度固定位长吗？

位长分别是多少？

答：

固定，ARM为一个字（32bit），Thumb为一个半字（16bit）22、*****I中的中断分为那两类？

在CPU级别如何分别屏蔽？

答：

分别为IRQ，FIQ，在cpu级别通过状态寄存器CPSR中的I和F位置位来屏蔽。

23、什么是*****I中的异常？

简述*****I中的复位、IRQ、FIQ和软中断等几种主要异常的控制原理。

答：

异常是指正常的程序被暂时中止的状态模式。

复位异常时处理器进行管理模式执行相应操作，I和F均为禁止；

软中断异常也进入管理模式，I位禁止；

IRQ异常时进入中断模式，I位禁止；

FIQ异常进入快速中断模式，I和F位均为禁止，都是通过异常向量表。

24、简述*****I中产生复位、IRQ、FIQ和软中断等几种主要异常的条件，这几种异常会使ARM分别进入到哪种模式？

ARM核响应异常的过程，以及这几种异常地返回指令是什么？

答：

复位异常：

当nRESET信号被拉低时，ARM处理器放弃正在执行时的指令，等到nRESET下信号再次变高时，ARM执行下列操作：

（1）强制M[4:

0]复为*****，进入管理模式；

（2）将CPSR中的I和F置位；

（3）将CPSR中的T位清零（4）强制pc从地址0x00开始对下一条指令进行取值；

（5）返回ARM状态并回复执行，无返回指令。

IRQ：

只有CPSR中相应的I位被清除时，才可能发生IRQ异常，进入中断模式，内核自动作如下处理：

（1）将异常处理的返回地址保存到R14-irq中

（2）用户模式的CPSR被保存到SPSR-irq中；

（3）修改CPSR，禁止新的IRQ中断产生，进入ARM状态，IRQ模式（4）置IRQ模式下的IRQ异常处理程序的中断入口地址向量。

地址0x***-*****。

返回指令：

subspc，R14-irq，#4FIQ：

只有CPSR中的想用下位被清零时，才发生下IQ异常进入FIQ模式，FIQ中的8个专用寄存器用来保护中断地址。

其返回指令：

subspc，R14-fiq,#4软中断swi：

用于进入“管理模式”，通常用于请求一个特定的管理函数。

返回指令：

movspc，R14-svc三、*****I指令系统1、*****I支持哪几种指令集，各有什么特点？

答：

支持ARM指令集和Thumb指令集两种。

ARM指令集：

指令32位，效率高，代码密度低，所有ARM指令都是可以有条件执行的。

Thumb指令集：

指令16位，代码密度较高，Thumb指令仅有一条指令具备条件执行功2、ARM汇编指令的基本格式？

答：

基本指令：

在ARM指令集中，每条指令占有4个字节，即指令长度为32位。

3、何谓ARM指令的条件码？

默认的条件码是什么？

举例说明ARM指令的条件码对指令执行的影响。

答：

条件码是按照指定条件执行的操作条件：

默认条件码是AL（无条件执行）例子：

比较两值大小，并进行相应加1处理：

cmpR0，R1；

ADDHIR0，R0，#1；

ADDLSR1，R1，#14、解释何为“满堆栈”、“空堆栈”、“递增堆栈”和“递减堆栈”?

ARM指令系统中是如何支持的？

答：

满堆栈：

堆栈指针指向最后压入栈的有效数据项。

空堆栈：

堆栈指针指向下一个待压入数据的空位置。

递增堆栈：

在向堆栈写入数据后，堆栈指针的值变大，即向高地址方向生长。

递减堆栈：

在想堆栈写入数据后，堆栈指针的值变小，即向低地址方向生长。

ARM指令支持四种对战类型：

满递增，空递增，满递减，空递减。

5、请说明MOV指令与LDR加载指令的区别和用途。

答：

LDR的操作数既可以来源于寄存器也可以来源于存储器，MOV的操作数能