计算机三级考试嵌入式系统开发技术自己整理.docx

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计算机三级考试嵌入式系统开发技术自己整理

1、 ARM采用定长指令格式，所有指令都是32位，Bit[24:

21]为（ C ）

　　Α．目标寄存器编码 

　　Ｂ．条件执行 

　　Ｃ．指令操作符编码 

Ｄ．永远是0

补充：

§3.1.1ARM指令的一般编码格式

ARM指令长度为固定的32位，采用RISC体系结构。

一条典型的ARM指令编码格式如下：

其中：

cond:

指令执行的条件编码，多数指令可有条件执行

[27:

25]:

指令类型及寻址方式编码，共有8种编码

opcode：

指令操作符编码

S：

决定指令的操作是否影响CPSR的值

Rn:

包含第1个操作数的寄存器编码

Rd：

目标寄存器编码

Shifter_operand：

表示第2个操作数

2）、Bit[15:

11]目标寄存器编码

3）、Bit[19:

16]第一个操作数寄存器

5）、Bit[20]指示本指令操作是否影响CPSR的值 

4）、Bit[31:

28]条件执行 

24. 80386处理器是（ C ）

　Ｃ．32位处理器　

26. 嵌入式软件开发构建阶段的三步是（A-链接-B）

　　Α．编译　

　　Ｂ．定址 　　

　28. 以下不是嵌入式操作系统的是（ A ）

　　Α．U-Boot 

　　Ｂ．MontaVista 

　　Ｃ．Windows CE 

Ｄ．RT-Linux（嵌入式操作系统，不是引导程序）

　　64. EDSP只指（ B ）

　　Α．嵌入式微控制器 

　　Ｂ．嵌入式数字信号处理器器

　　Ｃ．嵌入式微处理 

　　Ｄ．嵌入式片上系统

　　65. 能确定数据传输的宽度的是（ A ）

　　Α．数据线 

　　Ｂ．总线（把微处理器与外部设备相连接的线路） 

　　Ｃ．中断信号线 （能确定总线功能的强弱以及适应性）

　　Ｄ．电源线（决定电源种类的线）

　　66. 以下是选择嵌入式系统编程语言的衡量标准的是（ D ）

　　Α．异常事件处理 

　　Ｂ．多任务支持 

　　Ｃ．程序控制结构 

　　Ｄ．以上都是

　　69. GDB中，显示表达式的值使用命令（ A ）

　　Α．display 显示表达式

　　Ｂ．show 

　　Ｃ．info 

　Ｄ．list

　54. EMPU只指（ B ）

Α．嵌入式微控制器EMU

　　Ｂ．嵌入式微处理器EMPU

　　Ｃ．嵌入式数字信号处理器 EDSP

　　Ｄ．嵌入式片上系统

71. 单片出现在20世纪（ A ）

　　Α．70年代 1964年

　　Ｂ．80年代 

　　Ｃ．90年代 

Ｄ．60年代

备注：

20世纪60年代初，第一个工人的现代嵌入式系统（阿波罗导航计算机）

20世纪60年代中期，嵌入式计算机批量生产

20世纪70年代，微处理器出现

20世纪80年代中期，外围电路的元器件被集成到处理器芯片中，昂贵的模拟电路元件能被数字电路替代

20世纪90年代中期SOC出现，集成电路进入超深亚微米乃至纳米加工时代

　　73. ARM采用定长指令格式，所有指令都是（ B ）

　　Α．64位 

　　Ｂ．32位 

　　Ｃ．16位 

Ｄ．8位

备注：

目前主要的CPU内核有ARM、MIPS、PowerPC、Coldfile、x86、8051等。

ARM内核占所有32位嵌入式RISC处理器的90%以上。

ARM

ARM

RISC

多数为哈佛结构

32位字长的高性能处理器内核，目前嵌入式处理器的领跑者

74. 以下说法错误的是（ D ）

　　Α．寄存器的速度最快 

　　Ｂ．寄存器容量最小

　　Ｃ．一般用来存储计算的操作数和结果 

Ｄ．寄存器位于处理器外部//处理器包含寄存器

补充：

（3）寄存器组织

ARM处理器共有37种寄存器，包括31个通用寄存器（含PC）和6个状态寄存器。

无论何种模式，R15均作为PC使用；CPSR为当前程序状态寄存器；R7-R0为公用的通用寄存器。

所有通用寄存器均为32位结构。

程序状态寄存器的格式：

313029282726……876543210

N

Z

C

V

Q

状态保留

I

F

T

M4

M3

M2

M1

M0

条件码标志含义如下：

N为符号标志位，N=1为负数，N=0为正数。

Z为全0标志位，运算结果为0，则Z=1，否则Z=0；

C为进借位标志，有进/借位时C=1，否则C=0.

V为溢出标志，加减法运算结果溢出时V=1，否则V=0.

Q为增强的DSP运算指令溢出标志，溢出时Q=1，否则Q=0.

控制位含义如下：

I为中断禁止控制位，I=1禁止IRQ中断，I=0，允许中断。

F为禁止快速中断FIQ的控制位，F=1禁止FIQ中断，F=0允许。

T为ARM和Thumb指令切换，T=1时执行Thumb指令，否则执行ARM指令。

M4-M0为模式选择位

　　76. 在做低功耗优化时，以下说法错误的是（ A ）

　　Α．采用什么算法与降低功耗无关 

　　Ｂ．在采集系统中应尽量降低采集速率

　　Ｃ．在通讯模块中应尽量提高传输的波特率 

　　Ｄ．CPU的工作时间与降低功耗有关

　　77. 以下说法错误的是（ A ）

　　Α．程序就是进程 

　　Ｂ．程序是静态的 

　　Ｃ．线程响应度高 

补充：

单机操作系统的基本功能：

　　进程管理、内存管理、文件系统、设备I/O

4. 8080处理器是（ C ）

　　Α．32位处理器　

　　Ｂ．16位处理器 

　　Ｃ．8位处理器　

　　Ｄ．4位处理器

　8. 微软开发的嵌入式操作系统是（ C ）

　　Α．RT-Linux 

　　Ｂ．MontaVista 

　　Ｃ．Windows CE 

　　Ｄ．VxWorks

　　10.直接存储器存取的英文缩写是（ A ）

　　Α．DMA 

　　Ｂ．DRAM 

　　Ｃ．ISA 

　　Ｄ．IRQ

　46. 以下不是选择嵌入式系统编程语言的衡量标准的是（ B ）

　　Α．位操作 

　　Ｂ．价格 

　　Ｃ．指针 

　　Ｄ．异常事件处理

　　　36. 打包结束后得到的是一个（ A ）

　　Α．二进制文件 

　　Ｂ．文本文件 

　　Ｃ．源文件 

　　Ｄ．汇编文件　

二 简答题

　　1. 简述典型嵌入式系统的组成。

　　答：

典型的嵌入式系统由2部分组成；

　　嵌入式硬件：

包括处理器、存储器、总线、外部设备、IO端口、以及各种控制器；

　　嵌入式软件：

包括嵌入式操作系统和各种应用程序。

　　2. 简述影响嵌入式软件调试的因素。

　　答：

影响嵌入式软件调试的因素主要包括3个：

　　硬件缺陷；

　　编译器自动优化；

　　外界环境干扰。

　　3. 简述处理机管理中调度的作用和目的。

　　答：

通过在进程之间切换CPU来提高计算机的实际使用效率；其目的就是在任何时候都使得有一个进程在运行，从而使CPU使用率最大化。

　　4. 简述嵌入式程序优化遵循的原则。

　　答：

嵌入式程序优化遵循三个原则：

　　等效原则

　　有效原则

　　经济原则

　　5. 简述Boot Loader的功能。

　　答：

Boot Loader主要有3个功能：

　　初始化目标硬件设备；控制启动过程；下载并执行操作系统映像。

　　6. 简述GDB调试器提供的基本功能。

　　答：

GDB调试器提供4个基本功能：

　　启动程序；在断点处暂停程序；在程序暂停时，可以检查程序中所发生的事情；动态改变程序的执行环境。

　　7. 简述嵌入式操作系统的主要功能。

　　答：

嵌入式操作系统由4个主要功能：

处理机管理；同步；内存管理；文件系统。

　　8. 简述指令集模拟器按体系架构的分类及分类的含义。

　　答：

指令集模拟器按体系架构分2类：

　　同构模拟器：

指在某种体系架构的处理器之上，使用软件模拟出另一个与自己相同的虚拟机。

　　异构模拟器：

在一种体系架构的处理器之上，模拟另外一种处理器的执行。

、

　　9. 简述嵌入式系统的发展阶段。

　　答：

嵌入式系统有4个发展阶段：

　　无操作系统阶段；

　　简单操作系统阶段；

　　实时操作系统阶段；

　　面向internet阶段；

　　10. 简述线程的优点。

　　答：

线程主要优点有4个：

　　响应度高；经济；资源共享；多处理器体系结构的利用。

四 名词解释

　　1.RTOS

　　Real Time Oprating System 实时多任务操作系统

　　2.EMPU

　　Embedded Micro Processer Unit 嵌入式微处理器

　　3.PIC

　　Programmable Interrupt Controller 中断控制器

　　4.DM

　　Development machine 开发机

　　5.VFS

　　Virtual file system 虚拟文件系统

　　6.OS

　　Operating system 实时多任务操作系统

　　7.EMU

　　Embedded micro-controller unit 嵌入式微控制器

　　8.DMA

　　Direct memory access 直接存储器存取

　　9.COFF

　　Common object file format 通用目标模式

　　10.SoPC

　　System on programmable chip 可变成单芯片系统

　　11.IEE

　　Institution of electrical engineers 英国电气工程师学会

　　12.BSP

　　Borad support package 板级支持包

　　13.ARM

　　Advanced RISC machines 高级RISC设备

　　14.ELF

　　Executable and linking format 可执行连链接格式

　　15.ICE

　　In-circuit emulator 在线仿真器

　　17.DDR

　　Double date rate 双倍数据传输

18.ABI

　　Application binary interface 应用程序二进制接口

　　19.VFS

　　Virtual file system 虚拟文件系统

　　20.GDB

　　GNU debugger GNU调试器

　　21.API

　　Application programming interface 程序编程接口

　　22.RAM

　　Random access memory 随即存储器

　　23.SOF

　　Shared object file 共享目标文件

　　24.BLOB

　　Boot loader object 一款功能强大的Boot loader 

　　25.ISE

　　Instruction set emulator 指令模拟器

　　26.SoC

　　System on chip 单芯片系统

　　27.ROM

　　Read only memory 只读存储器

　　28.TM

　　Target machine 目标机

　　29.MMU

　　Memory management unit 存储单元管理器

　　30.JIT Compiled

　　Just in runtime compiled 运行时编译

　　31.RTOS

　　Real time operating system 实时多任务操作系统

　　32.DFS

　　Distributed file system 分布式文件系统

六论述题

　　1.论述外设寄存器的作用、分类，以及每种分类完成的功能。

　　答：

外设寄存器又称为“I/O端口”，处理器对为外部设备的访问，就是通过对外设寄存器读写完成的。

　　外设寄存器分为3种：

　　控制寄存器，用来控制外设行为。

　　状态寄存器，用来指示外设的当前状态。

　　数据寄存器，用来存储外设用例的数据。

　　2.论述嵌入式软件开发中程序优化的原则、分类，以及每种分类优化的内容。

　　答：

嵌入式程序优化遵循三个原则：

等效原则、有效原则、经济原则。

　　嵌入式程序优化分为3类：

　　运行速度优化，在充分掌握软硬件特性的基础上，通过应用程序结构调整等手段，来缩短完成指令任务所需的运行时间。

　　代码尺寸优化，在能够正确实现所需功能需求的前提下，尽可能减小程序的代码量。

　　低功耗优化，在满足需求的前提下，运行时间尽可能少的小孩硬件资源，以达到节能降耗的目的。

　　3.论述嵌入式操作系统中的文件系统的作用，以及它的层次和每个层次的作用。

　　答：

文件系统提供了在线存储和访问包括数据和程序在内的文件内容的机制。

　　I/O控制层，为文件系统的最低层，实现内存与磁盘间的信息转移。

　　基本文件系统层，向适合的设备驱动程序发送指令，以完成对磁盘上的物理块进行读写。

　　文件组织模块层，将逻辑块地址转换成基本文件系统所用的物理地址。

　　逻辑文件系统层，管理元数据。

　　4.从软件的架构层次来论述嵌入式软件系统模型。

　　答：

从软件的架构层次啦论述嵌入式软件模型共有3种。

　　没有OS和BSP的模型,这种，模型没有OS的概念，在硬件层上直接是应用程序，应用程序是高的相关的，直接与硬件打交道。

　　有OS没有BSP的模型，这种模型有嵌入式OS负责与硬件交互、管理资源、应用程序，利用OS的API和库间接与硬件打交道。

　　有OS和BSP的模型，这种模型在OS与硬件层之间多了一层BSP，BSP负责与硬件交互。

　　5.论述层次化的存储模型中，都有哪些存储器，以及它们典型的大小。

　　答：

层次化存储模型中一般有5种存储器：

　　寄存器，一般位于处理器内部，速度最快，容量最小，一般4-64B；

　　高速缓存，一般位于处理器和主存储之间，一般为10-1000KB；

　　主存储器，即通常所说的内存，一般为10-1000MB；

　　本地外存，一般指机器上的区别于内存的存储器，此存储器上的数据不能直接被处理器使用，必须先送入内存，然后在提交给处理器，一般为10-1000GB

　　远程外存，一般只通过网络与本机互联的外部设备，一般为1TB到无穷。

6.论述代码尺寸优化的途径。

　　答：

代码尺寸优化一般有3种途径：

　　基于指令集的代码尺寸优化，即根据具体的处理器的指令集进行相关代码的优化。

　　代码压缩优化，即通过对代码进行重新编码，以减少输出序列的形式，但是这个序列是不可以直接运行的。

　　代码编写技巧，即采用各种代码编写的技巧和方法，比如尽量删除不必要的全局变量位操作，不改变的变量尽量申明为常量等。

　　7.论述物理内存直接寻址的含义，以及使用物理地址的弊端。

　　答：

所谓物理内存直接寻址是指，在进行硬件设计的时候，把处理器的地址总线直接与主存储器相连，处理器就可以通过地址总线对主存储器中的数据进行访问。

　　使用物理地址的弊端主要有4点：

　　在使用物理地址的情况下，处理器可以使用的实际内存数量就是物理内存的总量，如果想访问更多的内存地址，只有增减物理内存数量。

　　在物理内存情况下，处理器对所有内存的访问权是一致的，物理内存中的所有代码，数据等信息读写权限都是一样的。

　　如果在多任务的情况下，物理寻址也无法为每个独立的任务提供相应的保护机制，因为所存的任务是运行在同一个地址空间内。

　　物理内存寻址方式下的内存，无法按照随需的原则来使用。

　　8.论述运行速度优化的方法。

　　答：

运行速度优化主要方法如下：

　　采用好的算法和数据结构，高效算法与恰当的数据结构可以使应用程序获得更高的优化性能，比如二分法查找比顺序查找要高效，递归的时间效率和空间效率都比较差。

　　减小运行强度，在程序中尽量不要进行复杂的运算，比如浮点数的开放等，对于耗时、耗资源的运算，可以采用空间换时间的方法，多使用移位的和自增指令。

　　采用循环优化和函数优化，对于不需要循环变量参加的语句，放到循环外，对于循环条件的尽量减少判断。

　　9.论述基本的计算机体系结构，以及各个部分的主要任务。

　　答：

基本的计算机的体系结构主要由4部分组成：

　　微处理器，从内存获取机器语言指令，编译，执行，根据指令代码，管理自己的寄存器，根据指令或自己的需要修改内存内容，相应其他硬件的中断请求。

　　存储器，用来存储指令和数据。

　　输入输出模块，负责在处理器、存储器和外部设备之间交换数据。

　　系统总线，为处理器、存储器和输入输出模块提供数据，控制等信号通道和传输的设施。

　　10.论述复杂的嵌入式软件系统架构模型的组成，以及这种模型的优点。

　　答：

复杂的嵌入式软件系统架构由4部分组成

　　板极支持包，介于开发板硬件和操作系统之间的一层软件抽象，主要的目的是抽象操作系统对硬件的操作

　　操作系统，统一管理硬件资源的软件系统

　　应用编程接口，是操作系统提供给应用程序的编程接口

　　应用程序，位于最顶层负责系统功能和业务逻辑的实现

　　这种模型在操作系统与硬件之间对增加了一层BSP由BSP直接与硬件交互，这样嵌入式操作系统的代码变成了与硬件无关的代码，提高了程序的移植性，方便嵌入式系统跨平台移植。