嵌入式系统课程考试题型和答案

2026/4/23 14:22:16

19.什么是SOPC技术?该技术对现代电子设计有什么影响?简述SOPC技术的主要特点及硬件平台(芯片)的支持情况。

答:用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上,称作可编程片上系统SOPC.它是一种特殊的嵌入式系统,首先它是SOC,即由单个芯片实现整个系统的主要逻辑功能,具有一般SOC基本属性;其次,它又具备软硬件在系统可编程的功能,是可编程系统,具有可裁剪、可扩充、可升级等灵活的设计方式

20、Cortex-M3内核ARM芯片( TI Stellaris(群星)系列ARM)的主要特点是什么?它采用ARM什么版本?该处理器最适合什么应用?

答:特点:采用哈佛架构,Thumb/Thumb-2指令集,3级流水线、多达240个中断等,具有低功耗、高性能、高性价比等特点

版本:ARMv7

适合应用:针对微控制和低成本应用

21.ARM处理器目前有哪些版本,最新版本的处理器代表有哪些? 答:版本:ARM V1—V7

最新版本处理器代表:ARM10、XScale(V5)

ARM11(V6)

CortexA/R/M3(V7)

22.数码相机的照片采用的外存储器主要有哪些类型?请举例4种以上的Flash外存储器名称。

答:DOC(disk on chip)、 NAND Flash、CompactFlash、SmartMedia、MemoryStick、MultimediaCard、SD卡(secure digital)。

23.模拟可编程器件有什么特点?主要应用在什么场合?美国Lattice 公司的模拟可编程器件IspPAC10 及ispPAC80有什么不同?

答:特点:1、电路的输入、输出级内部状态均是模拟信号;2、是现场可编程的 不同:80比10多了可编程滤波等功能

24.嵌入式节能设计主要有哪些方法?软件节能技术主要包括哪两个方面?具体又有哪些开发技术?

答:1、改进芯片制造工艺

2、设计芯片节能体系结构 3、在硬件支持下的软件节能

4、不同的节能技术应用于计算机系统的各个方面 软件节能技术主要包括:系统软件层、应用软件层 开发技术:AVS、DVS技术

25.能耗POWER、ENERGY定义,他们之间有什么联系? 答:功率,能量

联系:POWER=ENERGY*T(时间)

26.能耗控制中AVS和DVS技术的含义是什么?他们各有什么特点和优势? 答:AVS:自适应电压调节

DVS:动态电压调节

特点优势:AVS:闭环电压调节,进一步减小功耗

DVS:开环电压调节,使用前提是1处理器负载一直在变2处理器利用率较低时用DVS技术slow down处理器,但不能因此而影响性能

27.指出MSP430单片机的主要特点,它最适合在哪些环境下的推广应用?

答:特点:(采用冯诺依曼体系结构),采用16位RISC架构,支持数字/模拟信号输入,超低功耗,硬件简化,廉价的微控制器MSP430和开发工具FET 适用环境:计量设备,便携式仪表,智能传感系统和消费性电子 28.现代嵌入式处理器提高CPU处理性能通常采用哪些方法和技术手段? 答:1流水线

2超标量架构 3并行思想

技术手段:双核、多核技术,超线程、超长指令字等 29、ARM处理器的基本寻址方式有几种?指出常用的有哪些? 答:9种;

常用的: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;

30、ARM的运行模式有多少种?哪些是特权模式?哪些是异常模式? 答:7种;

特权模式:除用户模式

异常模式:除用户模式和系统模式

31、ARM体系结构的存储格式有大端格式和小端格式,字数据的高字节存储在高地址,而低字节存储在低字节中,属于什么存储格式? 答:小端格式。

大端格式:字数据的高字节存储在低地址,而低字节存储在高地址中

32、ARM指令集与Thumb指令集的关系,两种指令集各有什么特点?怎样切换? 答:ARM指令集与Thumb指令集关系:ARM指令集可实现ARM架构下所有功能,具有高效、快速的特点,类似于人的手臂;Thumb指令集具有灵活、小巧的特点,类似于人的手。

特点:ARM指令集:32位指令集,可实现ARM架构下所有功能;

Thumb指令集:是32位ARM指令集的子集,目标是为了实现更高的代码密度,但降低了效率。把ARM指令压缩成16位的指令编码方式,在指令执行阶段,先动态解压缩,然后作为标准的ARM指令执行。

切换:ARM状态进入Thumb状态:执行跳转指令BX,将操作数的状态位(位0)设置为

1时,转入Thumb状态;

Thumb状态进入ARM状态:执行跳转指令BX,将操作数的状态位(位0)设置为

0时,转入Thumb状态,或利用异常进入ARM状态

33、程序状态寄存器CPSR是多少位宽度?ARM处理器在不同的运行模式下,CPSR的物理存储空间是否相同? 答:宽度:32位; 不同

34.ARM应用程序开发通常用C语言或汇编语言(也有两种语言混合使用)进行编程,请讨论用这两种语言来开发应用程序,各有什么优势和局限?各自适合于什么应用环境? 答:

第四章 嵌入式系统的硬件基础

1.嵌入式实时操作系统RTOS与台式PC机操作系统有什么实质性的差异?简述RTOS的主要功能和结构,列举至少5中以上的国内外著名的RTOS产品

答: 差异:嵌入式操作系统具有通用操作系统的基本特点,与通用操作系统相比较,嵌入式操作系统咋系统实时高效性、硬件的相关依赖性、软件固化以及应用的专用性等方面有较为突出的特点。

主要功能:1.任务管理(多任务和基于优先级的任务调度); 2.任务间同步和通信(信号量和邮箱等) 3.存储器优化管理 4.实时时钟服务 5.中断管理服务

结构与功能:【1】RTOS基本内核:这是嵌入式RTOS体系中最核心、最基础的部分。在微内核结构中,必须拥有任务管理、中断管理、基本通信管理和存储管理四部分。【2】RTOS扩展内核:这是为方便用户使用而对RTOS系统进行的扩展。【3】设备程序驱动接口:这是建立在RTOS系统内核与外部硬件之间的一个硬件抽象层,用语言定义软件与硬件的界限。方便RTOS系统的移植和升级。【4】应用编程接口:这是建立在RTOS编程接口之上的、面向应用领域的编程接口。它可以极大地方便用户编写特定领域的嵌入式应用程序 RTOS产品 :windows CE 、Palm OS、Linux、uc/OS-ii、Vxworks、Symbian、Android 2.嵌入式实时操作系统和嵌入式软实时操作系统有何特点?代表性铲平有哪些?在被业界公认的嵌入式实时操作系统中,实时性最出色的的RTOS是什么?应用开发与多媒体支持最出色的RTOS是什么?在大规模?产业化产品设计中最适合的RTOS是什么? 答:实时性最出色的的Vxworks。多媒体支持最出色的Windows CE。产业化最适合的Linux。 3.结合实际说说您对嵌入式实时操作系统的概念的理解。引入嵌入式实时操作系统有什么好处?

答:概念:是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序,用户的应用程序是运行于RTOS之上的各个任务,RTOS根据各个任务的要求,进行资源管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。

(即具有实时性、用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置,它是在嵌入式系统

的基础上加入了对响应时间的要求) 好处:1.提高了系统可靠性

2.模块化设计,提高开发效率 3.提供完善的资源配置机制

4.解决了嵌入式软件开发标准化难题、提高了程序的可移植性 5.高实时性

4.国产有代表性的嵌入式RTOS主要包括:a、深圳商夏高科的RTOS 名称是什么?b、电子科技大学“道系统”名称是什么? c、中科院凯思公司的RTOS名称是什么? d、广州周立功公司的RTOS名称是什么? 答:a、商夏2000;

b、DeltaSystem c、Hopen d、small RTOS51

5.什么是前台和后台程序?用于什么场合?怎样建立前后台程序?

答:前台程序与用户直接对话。后台程序则间接地为前台程序提供支持。前台程序通过中断来处理事件,其结构一般为无限循环;后台程序则掌管整个嵌入式系统软、硬件资源的分配、管理以及任务的调度,是一个系统管理调度程序。在无操作系统的情况下把嵌入式程序分为前台和后台程序。

6.了解嵌入式操作系统的几个术语的含义:

【1】硬实时:通常将采用优先级驱动的、具有时间确定性的、可抢占调度的实时操作系统而设计的实时系统称为硬实时系统。硬实时主要强调对实时性的要求较高。

【2】内核:一套支持实时系统所必需的机制,如多任务支持、CPU调度、通信和存储分配等。

【3】优先级反转:由于任务间资源共享,信号量及中断的引入,往往会出现高优先级任务被低优先级任务长时间阻塞或阻塞一段不确定时间的现象,即优先级反转。

【4】任务:任务相当于一般操作系统的进程,一个任务就是RTOS的一个可以独立运行的例程

【5】进程和线程;

进程:相当于一个正在执行的程序,由代码、数据、堆栈和进程控制块构成。

线程:是进程内部一个相对独立的控制流,由线程上下文和需要执行的一段程序指令构成。 【6】抢占:指系统在处于核心态的内核运行时,允许任务重新调度。

【7】调度:用来确定多任务环境下任务执行的顺序和在获得CPU资源后能够执行的时间长度。

【8】时间片轮转调度:当有两个或多个就绪任务具有相同的优先级,且它们是就绪任务中优先级最高的,不同任务轮转地使用CPU,知道系统分配的CPU时间片用完

【9】信号量:实际上是一种约定机制,在多任务内核中普遍使用。主要用于:控制共享资源的使用权(满足互斥条件),是两个任务的行为同步。 7.说明嵌入式操作系统选择应考虑哪些因素?


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