嵌入式習(xí)題答案1

1、《嵌入式系統(tǒng)嵌入式系統(tǒng)》課后習(xí)題參考答案課后習(xí)題參考答案第一章第一章1.1.什么是嵌入式系統(tǒng)？它由哪幾部分組成？有何特點(diǎn)？什么是嵌入式系統(tǒng)？它由哪幾部分組成？有何特點(diǎn)？以應(yīng)用為中心，計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減，從而能夠適應(yīng)實(shí)際應(yīng)用中對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)通常由嵌入式處理器、外圍設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件等幾大部分組成。嵌入式處理器與通用處理器的最大不同點(diǎn)在其大多工作在為特定用戶群設(shè)

2、計(jì)的系統(tǒng)。外圍設(shè)備包括：存儲(chǔ)器、接口、人機(jī)交互。嵌入式操作系統(tǒng)的特點(diǎn)：軟硬件一體化，集計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)和行業(yè)技術(shù)為一體；需要操作系統(tǒng)支持，代碼小，執(zhí)行速度快；專用緊湊，用途固定，成本敏感；可靠性要求高；多樣性，應(yīng)用廣泛，種類繁多。2.2.嵌入式處理器分為哪幾類嵌入式處理器分為哪幾類低端的微控制器(MicroConctrollerUnitMCU)中高端的嵌入式微處理器(EmbeddedMicroProcessUnitEMPU)通信領(lǐng)

3、域的DSP系統(tǒng)(DigitalSignalProcessDSP)高度集成的片上系統(tǒng)(SystemonChipSoC)3.3.ARMARM英文原意是什么？它是個(gè)怎樣的公司？其處理器有何特點(diǎn)？英文原意是什么？它是個(gè)怎樣的公司？其處理器有何特點(diǎn)？ARM(AdvancedRISCMachines)公司是全球領(lǐng)先的1632位RISC微處理器知識(shí)產(chǎn)權(quán)設(shè)計(jì)供應(yīng)商。ARM公司通過將其高性能、低功耗、低成本的RISC微處理器，外圍和系統(tǒng)芯片設(shè)計(jì)技術(shù)轉(zhuǎn)讓給

4、合作伙伴來生產(chǎn)各具特色的芯片。ARM處理器的特點(diǎn)：小體積、低功耗、低成本而性能高。1632位指令集。全球至多的合作伙伴。4.4.什么是實(shí)時(shí)系統(tǒng)？它由哪些特征？如何分類？什么是實(shí)時(shí)系統(tǒng)？它由哪些特征？如何分類？實(shí)時(shí)系統(tǒng)是具有實(shí)時(shí)性且能支持實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)工作的操作系統(tǒng)。其首要任務(wù)是調(diào)動(dòng)一切可利用的資源來完成實(shí)時(shí)控制任務(wù)，其次才著眼于提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的使用效率，其重要特點(diǎn)是能滿足對(duì)時(shí)間的限制和要求。實(shí)時(shí)性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)所產(chǎn)生的結(jié)果在時(shí)間上有嚴(yán)格的要求

5、，只有符合時(shí)間要求的結(jié)果才是正確的。并行性：要求系統(tǒng)有并行處理能力，以便能同時(shí)相應(yīng)來自不同端口的輸入信號(hào)。多路性：對(duì)多個(gè)不同的現(xiàn)場進(jìn)行采集，以及對(duì)多個(gè)對(duì)象和多個(gè)執(zhí)行實(shí)行控制。獨(dú)立性：每個(gè)用戶向?qū)崟r(shí)系統(tǒng)提出服務(wù)請(qǐng)求，相互間是獨(dú)立的。在實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中對(duì)信號(hào)的采集和對(duì)象控制也是獨(dú)立的?？深A(yù)測性：實(shí)時(shí)系統(tǒng)的實(shí)際行為必須處在一定的限度內(nèi)，而這個(gè)限度由系統(tǒng)的定義獲得?？煽啃裕阂环矫嬷赶到y(tǒng)的正確性，另一方面指系統(tǒng)的健壯性，即使系統(tǒng)出現(xiàn)錯(cuò)誤，仍然處于可

6、預(yù)測狀態(tài)，仍可以安全地帶錯(cuò)運(yùn)行和平緩降級(jí)它的性能。分類：強(qiáng)實(shí)時(shí)系統(tǒng)(保質(zhì)、保量、在限定時(shí)間內(nèi)完成任務(wù))、弱實(shí)時(shí)系統(tǒng)(沒有限制完成時(shí)間)、一般實(shí)時(shí)系統(tǒng)(強(qiáng)和弱的折中)。5.5.RTOSRTOS由幾部分組成？它由哪些特點(diǎn)？與一般操作系統(tǒng)有何不同？由幾部分組成？它由哪些特點(diǎn)？與一般操作系統(tǒng)有何不同？實(shí)時(shí)內(nèi)核(主要實(shí)現(xiàn)任務(wù)管理，定時(shí)器管理，存儲(chǔ)器管理、任務(wù)間通信與同步，中斷管理等)、網(wǎng)絡(luò)組件、文件系統(tǒng)、圖形用戶界面。特點(diǎn)：支持異步事件的響應(yīng)；中

7、斷和調(diào)度任務(wù)的優(yōu)先級(jí)機(jī)制；支持搶占式調(diào)度；確定的任務(wù)切換時(shí)間和中斷延遲時(shí)間；支持同步。6.6.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)常用的任務(wù)調(diào)度算法有哪幾種？實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)常用的任務(wù)調(diào)度算法有哪幾種？基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法：非搶占式調(diào)度，搶占式調(diào)度板級(jí)支持包(BoardSupptPackage)是操作系統(tǒng)與目標(biāo)應(yīng)用硬件環(huán)境的中間接口，它是軟件包中具有平臺(tái)依賴性的那一部分。功能：在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，對(duì)硬件進(jìn)行初始化；為驅(qū)動(dòng)程序提供訪問硬件的手段。工作：在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，對(duì)硬件

8、進(jìn)行初始化進(jìn)行：(1)將系統(tǒng)代碼定位到CPU將要執(zhí)行的內(nèi)存入口處，比便硬件初始化完畢后CPU能夠執(zhí)行系統(tǒng)代碼(2)根據(jù)不同CPU在啟動(dòng)時(shí)的硬件規(guī)定，BSP要負(fù)責(zé)將CPU設(shè)置為特定狀態(tài)。(3)對(duì)內(nèi)存進(jìn)行初始化，根據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)存配置將系統(tǒng)的內(nèi)存劃分為代碼、數(shù)據(jù)、堆棧等不同的區(qū)域。(4)如果有特殊的啟動(dòng)代碼，BSP要將控制權(quán)移交給啟動(dòng)代碼。(5)如果應(yīng)用軟件中包含一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)，BSP要負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)需要的模塊加載到內(nèi)存中。(6)如果應(yīng)用軟

9、件中包含一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)，BSP還要在操作系統(tǒng)初始化之前，將硬件設(shè)置為靜止?fàn)顟B(tài)，以免造成操作系統(tǒng)初始化失敗。為驅(qū)動(dòng)程序提供訪問硬件的手段進(jìn)行：(1)將驅(qū)動(dòng)程序提供的ISR(中斷服務(wù)程序)掛載到中斷向量表上。(2)創(chuàng)建驅(qū)動(dòng)程序初始化所需要的設(shè)備對(duì)象，BSP將硬件設(shè)備描述為一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。(3)為驅(qū)動(dòng)程序提供訪問硬件設(shè)備寄存器的函數(shù)。(4)為驅(qū)動(dòng)程序提供可重用性措施。只要不同的硬件系統(tǒng)BSP提供的接口相同，驅(qū)動(dòng)程序就可在不同的硬件系統(tǒng)上運(yùn)行

10、。第四章1.1.ARM7ARM7和ARM9ARM9在流水線方面有何不同？在流水線方面有何不同？ARM7處理器核使用了典型三級(jí)流水線的馮諾伊曼結(jié)構(gòu)，ARM9系列則采用了基于五級(jí)流水線的哈佛結(jié)構(gòu)。通過增加流水線級(jí)數(shù)簡化了流水線各級(jí)的邏輯，進(jìn)一步提高了處理器的性能。ARM7系列處理器中每條指令分取指、譯碼、執(zhí)行三個(gè)階段，分別在不同的功能部件上依次獨(dú)立完成。取指部件完成從存儲(chǔ)器裝載一條指令，通過譯碼部件產(chǎn)生下一周期數(shù)據(jù)路徑需要的控制信號(hào)，完成寄

11、存器的解碼，再送到執(zhí)行單元完成寄存器的讀取、ALU運(yùn)算及運(yùn)算結(jié)果的寫回，需要訪問存儲(chǔ)器的指令完成存儲(chǔ)器的訪問。ARM9系列處理器的流水線分為取指、譯碼、執(zhí)行、訪存、回寫。取指部件完成從指令存儲(chǔ)器取指；譯碼部件讀取寄存器操作數(shù)，與三級(jí)流水線中不占有數(shù)據(jù)路徑區(qū)別很大；執(zhí)行部件產(chǎn)生ALU運(yùn)算結(jié)果或產(chǎn)生存儲(chǔ)器地址(對(duì)于存儲(chǔ)器訪問指令來講)；訪存部件訪問數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器；回寫部件完成執(zhí)行結(jié)果寫回寄存器。2.2.ARMARM處理器支持的數(shù)據(jù)類型有哪些？處

12、理器支持的數(shù)據(jù)類型有哪些？字節(jié)：在ARM體系結(jié)構(gòu)中字節(jié)的長度均為8位。字：在ARM體系結(jié)構(gòu)中字節(jié)的長度均為32位。半字：在ARM體系結(jié)構(gòu)中字節(jié)的長度均為16位3.3.寫出寫出ARMARM使用的各種工作模式和狀態(tài)。使用的各種工作模式和狀態(tài)。ARM微處理器的工作狀態(tài)一般有兩種，并可在兩種狀態(tài)之間切換：第一種為ARM狀態(tài)，此時(shí)處理器執(zhí)行32位的字對(duì)齊的ARM指令；第二種為Thumb狀態(tài)，此時(shí)處理器執(zhí)行16位的、半字對(duì)齊的Thumb指令。在程序