嵌入式系统工程师考试笔记.docx

1、嵌入式系统工程师考试笔记嵌入式系统设计师考试笔记之嵌入式系统基本知识欧浩源（） 0818一、引言自嵌入式系统设计师考试复习笔记之存储管理篇在嵌入式在线博客浮现后，意外得到诸多朋友关注和评论，收到不少朋友邮件，问某些关于考试问题，但愿得到我复习笔记其她某些。我非常感谢她们，她们热切关注，使我有了继续往下写无限动力，使我萌生了将我此前复习笔记、考试经验结合大纲教程并重新按教程章节顺序整顿一份适合考生复习笔记手册，笔记背面再分析历年真题，按章节考点找出有关考题进行分析，但愿能和有兴趣人们一起讨论讨论。嵌入式系统设计师一天考试分为上午和下午某些，两某些考试方式、试题难度、考点分布和复习办法都是不同。这

2、次咱们讨论是嵌入式系统基本知识，我本人觉得，这某些出下午大题也许性不大，重要是分布在上午75道选取题之中。从历年真题和考试大纲来看，上午选取题重要考查某些基本概念，重要原理理解，某些核心技术和某些重要原理引申出来简朴计算。依照这些考试特点，复习时候可以采用恰当方略，固然每个人办法都是不同样，适合自己办法才是最佳办法。办法人们可以自己慢慢去体会，我也不多说了，通过笔记和真题分析就可以体现解决。对于诸多核心知识点和基本概念，除了记住之外还要彻底理解，否则出题时候会进行某些变换，或者引申某些计算，那么就算你懂得考那个考点，也许你也做不好。在复习过程中，你要记住：你不是要考一种很高分数，而是要考一种通

3、过度数，在复习过程中可以放弃某些内容，只要保证在大某些基本概念，核心技术，重要原理和历年考点上都把握住，可以拿到需要分数就可以了。二、复习笔记1、嵌入式系统定义 （1）定义：以应用为中心，以计算机技术为基本，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格规定专用计算机系统。（2）嵌入式系统发展4个阶段：无操作系统阶段、简朴操作系统阶段、实时操作系统阶段、面向Internet阶段。（3）知识产权核（IP核）：具备知识产权、功能详细、接口规范、可在各种集成电路设计中重复使用功能模块，是实现系统芯片（SOC）基本构件。（4）IP核模块有行为、构造和物理3级不同限度设计，相应描述功能行

4、为不同可以分为三类：软核、固核、硬核。2、嵌入式系统构成：硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层（1）硬件层：嵌入式微解决器、存储器、通用设备接口和I/O接口。嵌入式核心模块微解决器电源电路时钟电路存储器Cache：位于主存和嵌入式微解决器内核之间，存储是近来一段时间微解决器使用最多程序代码和数据。它重要目的是减小存储器给微解决器内核导致存储器访问瓶颈，使解决速度更快。（2）中间层（也称为硬件抽象层HAL或者板级支持包BSP）：它将系统上层软件和底层硬件分离开来，使系统上层软件开发人员无需关系底层硬件详细状况，依照BSP层提供接口开发即可。BSP有两个特点：硬件有关性和操作系统有关性。设计一种

5、完整BSP需要完毕两某些工作：A、嵌入式系统硬件初始化和BSP功能。片级初始化：纯硬件初始化过程，把嵌入式微解决器从上电默认状态逐渐设立成系统所规定工作状态。板级初始化：包括软硬件两某些在内初始化过程，为随后系统初始化和应用程序建立硬件和软件运营环境。系统级初始化：以软件为主初始化过程，进行操作系统初始化。B、设计硬件有关设备驱动。（3）系统软件层：由RTOS、文献系统、GUI、网络系统及通用组件模块构成。 RTOS是嵌入式应用软件基本和开发平台。（4）应用软件：由基于实时系统开发应用程序构成。3、实时系统（1）定义：能在指定或拟定期间内完毕系统功能和对外部或内部、同步或异步时间做出响应系统。

6、（2）区别：通用系统普通追求是系统平均响应时间和顾客使用以便；而实时系统重要考虑是在最坏状况下系统行为。（3）特点：时间约束性、可预测性、可靠性、与外部环境交互性。（4）硬实时（强实时）：指应用时间需求应可以得到完全满足，否则就导致重大安全事故，甚至导致重大生命财产损失和生态破坏，如：航天、军事。（5）软实时（弱实时）：指某些应用虽然提出了时间规定，但实时任务偶尔违背这种需求对系统运营及环境不会导致严重影响，如：监控系统、实时信息采集系统。（6）任务约束涉及：时间约束、资源约束、执行顺序约束和性能约束。4、实时系统调度（1）调度：给定一组实时任务和系统资源，拟定每个任务何时何地执行整个过程。（

7、2）抢占式调度：普通是优先级驱动调度，如uCOS。长处是实时性好、反映快，调度算法相对简朴，可以保证高优先级任务时间约束；缺陷是上下文切换多。（3）非抢占式调度：普通是准时间片分派调度，不容许任务在执行期间被中断，任务一旦占用解决器就必要执行完毕或自愿放弃，如WinCE。长处是上下文切换少；缺陷是解决器有效资源运用率低，可调度性不好。（4）静态表驱动方略：系统在运营前依照各任务时间约束及关联关系，采用某种搜索方略生成一张运营时刻表，指明各任务起始运营时刻及运营时间。（5）优先级驱动方略：按照任务优先级高低拟定任务执行顺序。（6）实时任务分类：周期任务、偶发任务、非周期任务。（7）实时系统通用构

8、造模型：数据采集任务实现传感器数据采集，数据解决任务解决采集数据、并将加工后数据送到执行机构管理任务控制机构执行。5、嵌入式微解决器体系构造 （1）冯诺依曼构造：程序和数据共用一种存储空间，程序指令存储地址和数据存储地址指向同一种存储器不同物理位置，采用单一地址及数据总线，程序和数据宽度相似。例如：8086、ARM7、MIPS （2）哈佛构造：程序和数据是两个互相独立存储器，每个存储器独立编址、独立访问，是一种将程序存储和数据存储分开存储器构造。例如：AVR、ARM9、ARM10（3）CISC与RISC特点比较（参照教程22页）。 计算机执行程序所需要时间P可以用下面公式计算： P=ICPIT

9、 I：高档语言程序编译后在机器上运营指令数。 CPI：为执行每条指令所需要平均周期数。 T：每个机器周期时间。（4）流水线思想：在CPU中把一条指令串行执行过程变为若干指令子过程在CPU中重叠执行。（5）流水线指标： 吞吐率：单位时间里流水线解决机流出成果数。如果流水线子过程所用时间不同样长，则吞吐率应为最长子过程倒数。 建立时间：流水线开始工作到达最大吞吐率时间。若m个子过程所用时间同样，均为t，则建立时间Tmt。（6）信息存储字节顺序 A、存储器单位：字节（8位） B、字长决定了微解决器寻址能力，即虚拟地址空间大小。 C、32位微解决器虚拟地址空间位232，即4GB。 D、小端字节顺序：低

10、字节在内存低地址处，高字节在内存高地址处。 E、大端字节顺序：高字节在内存低地址处，低字节在内存高地址处。 F、网络设备存储顺序问题取决于OSI模型底层中数据链路层。6、逻辑电路基本（1）依照电路与否具备存储功能，将逻辑电路划分为：组合逻辑电路和时序逻辑电路。（2）组合逻辑电路：电路在任一时刻输出，仅取决于该时刻输入信号，而与输入信号作用前电路状态无关。惯用逻辑电路有译码器和多路选取器等。（3）时序逻辑电路：电路任一时刻输出不但与该时刻输入关于，并且还与该时刻电路状态关于。因而，时序电路中必要包括记忆元件。触发器是构成时序逻辑电路基本。惯用时序逻辑电路有寄存器和计数器等。（4）真值表、布尔代数

11、、摩根定律、门电路概念。（教程28、29页）（5）NOR（或非）和NAND（与非）门电路称为全能门电路，可以实现任何一种逻辑函数。（6）译码器：多输入多输出组合逻辑网络。 每输入一种n位二进制代码，在m个输出端中最多有一种有效。 当m2n是，为全译码；当m2n时，为某些译码。（7）由于集成电路高电平输出电流小，而低电平输出电流相对比较大，采用集成门电路直接驱动LED时，较多采用低电平驱动方式。液晶七段字符显示屏LCD运用液晶有外加电场和无外加电场时不同光学特性来显示字符。（8）时钟信号是时序逻辑基本，它用于决定逻辑单元中状态适当更新。同步是时钟控制系统中重要制约条件。（9）在选用触发器时候，触

12、发方式是必要考虑因素。触发方式有两种： 电平触发方式：具备构造简朴有点，惯用来构成暂存器。 边沿触发方式：具备很强抗数据端干扰能力，惯用来构成寄存器、计数器等。7、总线电路及信号驱动（1）总线是各种信号线集合，是嵌入式系统中各部件之间传送数据、地址和控制信息公共通路。在同一时刻，每条通路线路上可以传播一位二进制信号。按照总线所传送信息类型，可以分为：数据总线（DB）、地址总线（AB）和控制总线（CB）。（2）总线重要参数： 总线带宽：一定期间内总线上可以传送数据量，普通用MByte/s表达。 总线宽度：总线能同步传送数据位数（bit），即人们常说32位、64位等总线宽度概念，也叫总线位宽。总线

13、位宽越宽，总线每秒数据传播率越大，也就是总线带宽越宽。 总线频率：工作时钟频率以MHz为单位，工作频率越高，则总线工作速度越快，也即总线带宽越宽。 总线带宽 总线位宽总线频率/8， 单位是MBps。 惯用总线：ISA总线、PCI总线、IIC总线、SPI总线、PC104总线和CAN总线等。（3）只有具备三态输出设备才可以连接到数据总线上，惯用三态门为输出缓冲器。（4）当总线上所接负载超过总线负载能力时，必要在总线和负载之间加接缓冲器或驱动器，最惯用是三态缓冲器，其作用是驱动和隔离。（5）采用总线复用技术可以实现数据总线和地址总线共用。但会带来两个问题： A、需要增长外部电路对总线信号进行复用解耦

14、，例如：地址锁存器。 B、总线速度相对非复用总线系统低。（6）两类总线通信合同：同步方式、异步方式。（7）对总线仲裁问题解决是以优先级（优先权）概念为基本。8、电平转换电路（1）数字集成电路可以分为两大类：双极型集成电路（TTL）、金属氧化物半导体（MOS）。（2）CMOS电路由于其静态功耗极低，工作速度较高，抗干扰能力较强，被广泛使用。（3）解决TTL与CMOS电路接口困难办法是在TTL电路输出端与电源之间接一上拉电阻R，上拉电阻R取值由TTL高电平输出漏电流IOH来决定，不同系列TTL应选用不同R值。9、可编程逻辑器件基本（详细参见教程51到61页） 这方面内容，从总体上有个概念性结识应当

15、就可以了。10、嵌入式系统中信息表达与运算基本（1）进位计数制与转换：这样比较简朴，也应当掌握怎么样进行换算，有出题也许。（2）计算机中数表达：源码、反码与补码。 正数反码与源码相似，负数反码为该数源码除符号位外按位取反。 正数补码与源码相似，负数补码为该数反码加一。 例如98源码：11100010B 反码：10011101B 补码：10011110B（3）定点表达法：数小数点位置人为商定固定不变。 浮点表达法：数小数点位置是浮动，它由尾数某些和阶数某些构成。 任意一种二进制N总可以写成：N=2PS。S为尾数，P为阶数。（4）中文表达法（教程67、68页），弄清晰GB2318-80中华人民共和

16、国标码和机内码变换。（5）语音编码中波形量化参数（也许会出简朴计算题目哦） 采样频率：一秒内采样次数，反映了采样点之间间隔大小。 人耳听觉上限是20kHz，因而40kHz以上采样频率足以使人满意。 CD唱片采用采样频率是44.1kHz。 测量精度：样本量化级别，当前原则采样量级有8位和16位两种。 声道数：单声道和立体声双道。立体声需要两倍存储空间。11、差错控制编码 （1）依照码组功能，可以分为检错码和纠错码两类。检错码是指能自动发现差错码，例如奇偶检查码；纠错码是指不但能发现差错并且能自动纠正差错码，例如循环冗余校验码。（2）奇偶检查码、海明码、循环冗余校验码（CRC）。（教程70到77页

17、）12、嵌入式系统度量项目（1）性能指标：分为部件性能指标和综合性能指标，重要涉及：吞吐率、实时性和各种运用率。（2）可靠性与安全性 可靠性是嵌入式系统最重要、最突出基本规定，是一种嵌入式系统能正常工作保证，普通用平均故障间隔时间MTBF来度量。（3）可维护性：普通用平均修复时间MTTR表达。（4）可用性（5）功耗（6）环境适应性（7）通用性（8）安全性（9）保密性（10）可扩展性性价比中价格，除了直接购买嵌入式系统价格外，还应包括安装费用、若干年运营维修费用和软件租用费。13、嵌入式系统评价办法：测量法和模型法（1）测量法是最直接最基本办法，需要解决两个问题： A、依照研究目，拟定要测量系统

18、参数。 B、选取测量工具和方式。（2）测量方式有两种：采样方式和事件跟踪方式。（3）模型法分为分析模型法和模仿模型法。分析模型法是用某些数学方程去刻画系统模型，而模仿模型法是用模仿程序运营去动态表达嵌入式系统状态，而进行系统记录分析，得出性能指标。（4）分析模型法中使用最多是排队模型，它涉及三个某些：输入流、排队规则和服务机构。（5）使用模型对系统进行评价需要解决3个问题：设计模型、解模型、校准和证明模型。三、真题解析1、4、5题若每一条指令都可以分解为取指、分析和执行三步。已知取指时间t取指4t，分析时间t分析3t，执行时间t执行5t。如果按串行方式执行完100条指令需要 （4） t。如果按

19、照流水线方式执行，执行完100条指令需要 （5） t。（4）A. 1190 B. 1195 C. 1200 D. 1205（5）A. 504 B. 507 C. 508 D. 510 ：C、B考查流水线技术知识点。按照串行方式，执行完一条指令才干执行下一条指令，那么执行完100条指令时间为：（435）1001200按照流水线方式，可以同步执行多条指令。在第一条指令进行分析时候，第二条指令已经开始取指；当第一条指令进行执行时候，第二条指令进行分析，第三条指令取指；当第二条指令进行执行完时候，第三条指令已经分析完毕。依此类推，当第一条指令完毕之后，每一种执行周期就可以完毕一条指令。需要注意是，如果

20、流水线子过程所用时间不同样长，则吞吐率应以最长子过程来计算。因而，咱们可以计算得100条指令执行时间为：（435）（1001）5507。2、24题某总线有104根信号线，其中数据总线（DB）32根，若总线工作频率为33MHz，则其理论最大传播率为 （24） 。（注：本题答案中B表达Byte）（24）A. 33 MB/s B. 64MB/s C. 132 MB/s D. 164 MB/s：C考查总线这个知识点。依照上面笔记，总线带宽 总线位宽总线频率/8=3233/8132MB/s。3、26题某存储器数据总线宽度为32bit，存取周期为250ns，则该存储器带宽为 （26） 。（注：本题答案中B

21、表达Byte）（26）A. 8106B/s B. 16106B/s C. 16108B/s D. 32106B/s：B考查总线这个知识点。存储器带宽即总线带宽，总线频率为：1/250ns=4106存储器带宽为：324106/816106B/s4、27题解决机重要由解决器、存储器和总线构成，总线涉及 （27） 。（27）A. 数据总线、串行总线、逻辑总线、物理总线B. 并行总线、地址总线、逻辑总线、物理总线C. 并行总线、串行总线、全双工总线D. 数据总线、地址总线、控制总线：D考查总线这个知识点，基本概念考查。5、35题三极管是可控开关器件，其饱和与截止状态分别相应开关接通和断开状态。UBE为

22、基极输入电压，VTH为基极域值电压，如果UBEVTH，开关应处在 （35） 状态。（35）A. 接通 B. 三态 C. 断开 D. 高阻：C考查电路中最基本基本知识点，我觉得做不对主线不能算嵌入式系统开发入门。6、36题如下图所示，若低位地址（A0-A11）接在内存芯片地址引脚上，高位地址（A12-A19）进行片选译码（其中，A14和A16没有参加译码），且片选信号低电平有效，则对下图所示译码器，不属于此译码空间地址为 （36） 。（36）A. AB000HABFFFH B. BB000HBBFFFHC. EF000HEFFFFH D. FE000HFEFFFH：D考查数字电路中译码知识和存储

23、系统中统一编址问题，相对来说，这个题目有点难度，但是对于学习过和亲身做过单片机兄弟来说，最基本但是了。7、46题（46） 完全把系统软件和硬件某些隔离开来，从而大大提高了系统可移植性。（46）A. 硬件抽象层 B. 驱动映射层 C. 硬件交互层 D. 中间层：A考查嵌入式系统构成中概念。8、3题 设指令由取指、分析、执行3个子部件完毕，每个子部件工作周期为t，采用常规标量单流水线解决机。若持续执行10条指令，则共需要时间（3）t。（3）A.8 B.10 C.12 D.14：C考查流水线技术知识点。3（101）1129、4、5题某计算机时钟频率为400MHz，测试计算机程序使用4种类型指令。每种

24、指令数量及所需要指令时钟数（CPI）如下表所示，则该计算机指令平均时钟数为（4）；该计算机运算速度为（5）MIPS。指令类型 指令数目（条） 每条指令需要时钟数 1 160000 1 2 30000 2 3 24000 4 4 16000 8（4）A.1.85 B.1.93 C.2.36 D.3.75（5）A.106.7 B.169.5 C.207.3 D.216.2：B、C考查指令运营方面简朴计算。平均时钟数（160000230000424000816000）/（160000300002400016000）1.93MIPS是指每秒种执行多少百万条指令，即106。计算机运营数度为：400/1.

25、93=207.25=207.3MIPS9、12题 计算机要对声音信号进行解决时，必要将它转换为数字声音信号。最基本声音信号数字化办法时取样量化法。若量化后每个声音样本用2个字节表达，则量化辨别率是（12） （12）A.1/2 B.1/1024 C.1/65536 D.1/131072：C考查声音编码种量化计算知识点。2个字节是16位，其量化辨别率位1/10161/65536。10、13题 某幅图像具备640460个象素点，若每个象素具备8位颜色深度，则可表达（13）种不同颜色，通过5：1压缩后，其图像数据需要占用（14）（Byte）存储空间。 （13）A.8 B.256 C.512 D.102

26、4 （14）A.61440 B.307200 C.384000 D.307：B、A考查图像数据存储计算知识点。8位颜色深度可以表达28256种颜色深度。通过5：1压缩后数据大小为：6404808/8/561440。11、23题 若某逻辑门输入A、B和输出F波形如下图所示，则F(A,B)表达式为（23） （23） A.F=A B B.F=A+B C.F=A异或B D.F=A（B非） _ _ A_| |_| |_ _ B_| |_ _ F_| |_：C考查数字电路最基本知识点，我觉得这个都搞不清晰很难通过这个考试。12、24题 一种4位二进制计数器，由0000状态开始，通过25个时钟脉冲后，该计数

27、器状态为24 （24） A.1100 B.1000 C.1001 D.1010：C考查数字电路最基本知识点，相对上面一题有点难，需要对计数器工作原理有比较清晰理解。这个也是搞嵌入式系统基本中基本，参照教程38页或有关数电书籍。4位计数器，其计数范畴是2416，0000开始通过16个时钟脉冲之后又回到了开始状态0000。25169，因此说通过25个时钟之后，其计数器数值应当是91001。13、25题稳压二极管构成稳压电路接法是（25）（25） A.稳压管与负载电阻串联。B.稳压管与限流电阻并联。C.限流电阻与稳压管串联后，在与负载电阻串联。D.限流电阻与稳压管串联后，在与负载电阻并联。：D考查模

28、仿电路最基本知识点，实在太简朴，不懂得从那里开始分析了。14、26题 如下论述中，不符合RISC指令系统特点是（26）（26） 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.设立大量通用寄存器，访问存储器指令简朴。D.选用使用频率较高某些简朴指令。：B考查RISC与CICS区别，考生应当清晰她们区别，参加教程22页。15、27题 普通所说32位微解决器是指（27） （27） A.地址总线宽度为32位 B.解决器数据长度只能为32位 C.CPU字长为32位 D.通用寄存器数目为32位：C考查字长概念和总线宽度理解，参加教程25页。16、28题在32位总线系统中，若时钟

29、频率为500MHz，传送一种32位字需要5个时钟周期，则该总线系统数据传送速率为（28）MB/s。（28） A.200 B.400 C.600 D.800：B考查总线和数据传播方面知识点。5个时钟周期可以传送4个Byte。每秒中可以传送：4（500/5）400MB/s。17、30题评价一种计算机系统时，普通重要使用（30）来衡量系统可靠性。（30） A.评价响应时间B.平均无端障时间（MTBF）C.平均修复时间D.数据解决速率：B考查嵌入式系统性能评价中重要知识点。看过了就会做，每什么分析，参见教程77页。四、小结 就我个人意见，从内容来看，嵌入式系统基本知识范畴很广，知识点诸多，并且没有很强

30、逻辑性，显得比较凌乱，很难将她们有序组织在一起。但是也不要胆怯，内容虽然多而乱，但是考试题目都比较简朴，有些题目几乎是所见即所得。只要你做过嵌入式或者单片机方面工作，你都能做出来。某些计算题目也是某些基本概念延伸。通过度析历年真题，一方面可以把握考试出题方式和考试难度，同步可以把握这某些内容出题方向和复习办法。从两年考试题目数量分布来看，10道，7道，数量有所较少，但是我觉得这不是一种趋势，应当不会少于7道题目。这某些在嵌入式系统设计里面是相称重要，有一种良好基本才干做好下面事情。如果复习得好，将这7、8分题目拿到手，那么你离45分左右及格线又迈进了一大步了。 祝准备考试朋友，一路顺风顺水，考试顺顺利利。