第2章 嵌入式微处理器2
ARM课后习题及答案_百度文库.
第一章思考与练习 1、举出3个书本中未提到的嵌入式系统的例子。
答:红绿灯控制,数字空调,机顶盒 2、什么叫嵌入式系统嵌入式系统：以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
3、什么叫嵌入式处理器？嵌入式处理器分为哪几类？嵌入式处理器是为完成特殊的应用而设计的特殊目的的处理器。
嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU 嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU 嵌入式DSP 处理器(Embedded Digital Signal Processor, EDSP 嵌入式片上系统(System On Chip 4、什么是嵌入式操作系统？为何要使用嵌入式操作系统？是一段在嵌入式系统启动后首先执行的背景程序，首先，嵌入式实时操作系统提高了系统的可靠性。
其次，提高了开发效率，缩短了开发周期。
再次，嵌入式实时操作系统充分发挥了 32 位 CPU 的多任务潜力。
第二章 1、嵌入式系统项目开发的生命周期分哪几个阶段？各自的具体任务是什么？项目的生命周期一般分为识别需求、提出解决方案、执行项目和结束项目4 个阶段。
识别需求阶段的主要任务是确认需求，分析投资收益比，研究项目的可行性，分析厂商所应具备的条件。
提出解决方案阶段由各厂商向客户提交标书、介绍解决方案。
执行项目阶段细化目标，制定工作计划，协调人力和其他资源；定期监控进展，分析项目偏差，采取必要措施以实现目标。
结束项目阶段主要包括移交工作成果，帮助客户实现商务目标；系统交接给维护人员；结清各种款项。
2、为何要进行风险分析？嵌入式项目主要有哪些方面的风险？在一个项目中，有许多的因素会影响到项目进行，因此在项目进行的初期，在客户和开发团队都还未投入大量资源之前，风险的评估可以用来预估项目进行可能会遭遇的难题。
需求风险；时间风险；资金风险；项目管理风险 3、何谓系统规范？制定系统规范的目的是什么？规格制定阶段的目的在于将客户的需求，由模糊的描述，转换成有意义的量化数据。
嵌入式系统概述ppt
Connecting SRAM
服务特 权
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包权
人书友圈7.三端同步
一、嵌入式系统的定义
嵌入式系统：
嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，
其软硬件可配置，对功能、可靠性、成本、体积、 功耗有严格约束的一种专用系统。
专用计算机系统(非PC智能电子设备)
以应用为中心
以计算机技术为基础
软件硬件可裁剪
适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、 功耗严格要求
嵌入式系统硬件
Power Supply Oscillation Circuit
Reset Circuit
Ports
Chip Board Ciruit
Prescaler
CPU CORE
Interrupt Controler
Timer DMA
CPU
I/O Port A/D
Connectong for Debugging
前言
课程设置的必要性 嵌入式系统涉及现代生活的方方面面 应用日趣复杂 微处理器技术长足发展 嵌入式软件技术成为核心
嵌入式原理思考题及答案
第1章复习要点1.1.1节嵌入式系统的概念1.1．3节嵌入式系统的特点1.3节嵌入式处理器1.4节嵌入式系统的组成第2章复习要点2.1节计算机体系结构分类2.3.1节 ARM和Thumb状态2.3.2节 RISC技术2.3.3节流水线技术2.4.3节 ARM存储系统第3章复习要点3.1节ARM编程模式3.2节ARM指令格式及其寻址方式3.3节ARM指令集(课上所讲的指令)第4章复习要点4.1节汇编语言源程序格式4.2节汇编语言的上机过程第5章复习要点5.1节键盘接口5.2节 LED显示器接口5．5.1节 UART异步串行接口作业题答案：1.什么是嵌入式系统？∙第一种，根据IEEE（国际电气和电子工程师协会）的定义：嵌入式系统是“用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置”（原文为devices used to control, monitor, or assist the operation of equipment, machinery or plants）。
∙第二种，嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2.与通用型计算机相比，嵌入式系统有哪些特点？⏹通常是面向特定应用的；⏹空间和各种资源相对不足，必须高效率地设计，量体裁衣、去除冗余；⏹产品升级换代和具体产品同步，具有较长的生命周期；⏹软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身；⏹不具备自举开发能力，必须有一套开发工具和环境才能进行开发3.举例介绍嵌入式微处理器有哪几类？一、嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)嵌入式处理器目前主要有Aml86/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM系列等。
二、嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)嵌入式微控制器目前的品种和数量最多，比较有代表性的通用系列包括8051、P51XA、MCS-251、MCS-96/196/296、C166/167、MC68HC05/11/12/16、68300等。
嵌入式系统硬件体系结构-第二章
DRAM
RAM类存储器
SDRAM
SRAM
CACHE
DRAM
SDRAM
SRAM
CACHE
NVRAM
NVRAM
RAM类存储器
DRAM SDRAM
SRAM
CACHE NVRAM
1. DRAM 的英文全称是“Dynamic RAM”，翻译成中文就是“动态随机存储器”。
2. DRAM用于通常的数据存取。我们常说内存有多大，主要是指DRAM的容量。
3. DRAM需要刷新：DRAM的数据是靠电容特性存储的。由于电容会放电，要维持 数据，就要不断的给它充电。给动态 DRAM 定期充电的机制就叫做数据刷新时钟 电路，即内存刷新电路。
4. 在标准的 PC 电路设计中，每隔 15 微秒（ us ）对 DRAM 充电一次，整个充电 操作必须在 4ms 之内完成。
1. 厂商:
① Intel 公司的805X; ② Motorola的68HCxx
2. 微控制器的组成:
① CPU; ② 中断控制器; ③ 定时器/记数器; ④ 存储器; ⑤ 外部设备;
3. 应用:
① 电动玩具; ② 智能卡； ③ 网卡； ④ ADSL Modem
数字信号处理器（DSP）
1. 是特别为处理信号设计的 处理器，而不是为处理数 据设计的；
2. FLASH ROM芯片的读和写操作都是在单电压下进行，不需跳线，只利用 专用程序即可方便地修改其内容；
3. FLASH ROM的存储容量普遍较大，约为512K到至8M KBit，由于大批量 生产，价格也比较合适，很适合用来存放程序码，广泛用于主板的 BIOS ROM，也是CIH攻击的主要目标。
处理器一览
处理器 ARM Intel Pentium PowerPC
微处理器与嵌入式系统的区别
微处理器与嵌入式系统的区别微处理器与嵌入式系统的区别嵌入式系统(Embedded system)，是一种“完全嵌入受控器件内部，为特定应用而设计的专用计算机系统”。
下面是店铺整理的微处理器与嵌入式系统的区别，欢迎大家参考!随着电子科学的不断发展，人们开始逐渐对数码产品有了更高的需求，这就促使了信息技术的不断发展。
嵌入式系统的核心就是嵌入式处理器，它是控制、辅助嵌入式系统运行的硬件单元，其应用范围非常的广阔，它也具有很好的发展前景。
那么，面对纷繁复杂的嵌入式处理器市场，我们该如何做出适合自己的选择呢?下面店铺就对市场上常见的几种嵌入式处理器进行比较分析，希望可以对大家有所帮助(嵌入式处理器类型)。
(1)嵌入式ARM微处理器(嵌入式微处理器结构)ARM微处理器的由来与发展ARM(Advanced RISC Machines)，既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。
目前，采用ARM技术知识产权(IP)核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器。
它是一种高性能、低功耗的32位微处器，它被广泛应用于嵌入式系统中。
基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75%以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。
ARM9代表了ARM公司主流的处理器，已经在手持电话、机顶盒、数码像机、GPS、个人数字助理以及因特网设备等方面有了广泛的应用。
ARM微处理器的应用领域ARM微处理器是目前应用领域非常广的处理器，到目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，深入到各个领域。
1、工业控制领域：作为32的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。
嵌入式处理器的分类
行DSP算法，因而能够对离散时间信号进行极快的处理计算，提高了编 译效率和执行速度。
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3. 嵌入式DSP（Distal Signal Processor）
• 在数字滤波、FFT、频谱分析等方面，嵌入式 DSP获得了大规模的应用。
• SOC最大的特点就是成功实现了软、硬件无缝结合，直接在处理器片内嵌入式操作系统 的代码模块，满足了单片系统要求的高密度、高速度、高性能、小体积、低电压和低 功耗等指标。
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４.嵌入式片上系统（System on Chip）
• 目前比较典型的几款SoC产品包括Simens的TriCore、Philips的Smart XA、Motorola 的M-Core、某此ARM系列器件、Echelon和Motorola联合研制的Neuron芯片等。
• Introduced in1874 • 8-bit architecture • Still used in some
micorcontroller applications!
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1.嵌入式微控制器（MicroController）
• 与嵌入式微处理器相比，微控制器的最大特点是单 片化，体积大大减少，从而使功耗和成本降低，可 靠性提高。
嵌入式处理器的分类
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学习内容
1. 嵌入式微控制器（MCU） 2. 嵌入式微处理器（MPU） 3. 嵌入式DSP处理器（DSP） 4. 嵌入式片上系统（SOC）
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嵌入式处理器的分类
嵌入式处理器
嵌入理器 （DSP）
嵌入式片上系统 （SoC）
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1.嵌入式微控制器（MicroController）
ARM体系结构
ARM9TDMI处理器一个显著的特点是采用 指令和数据分离访问的方式，即采用了指令 缓存（I-Cache）和数据缓存（D-Cache）。 这样可以把指令访问和数据访问单独安排1级 流水线。
2015/9/28
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ARM9处理能力的提高是通过增加时钟频率和减少指令执行周期实 现的。 （1）时钟频率的提高 ARM9采用了五级流水线，而ARM7采用的是三级流水线，ARM9增 加的流水线设计提高了时钟频率和并行处理能力。五级流水线能够将各 条指令处理分配到5个时钟周期内，在每个时钟周期内同时有5条指令在 执行。在同样的加工工艺下，ARM9 TDMI处理器的时钟频率是ARM7 TDMI的2倍左右。 （2）指令周期的改进 指令周期的改进有助于处理器性能的提高。性能提高的幅度依赖于 代码执行时指令的重叠。 ① load指令和store指令 指令周期数改进最明显的是load指令和store指令。 ② 互锁(interlock)技术 当指令需要的数据因为以前的指令没有执行完，将产生管道互锁。管
操作系统的保护模式 指令或数据预取操作中止时的模 式，该模式下实现虚拟存储器或 存储器保护 当执行未定义的指令时进入该模 式 响应普通中断时的处理模式
未定义模式 IRQ模式
Und Irq
FIQ模式
Fiq
响应快速中断时的处理模式
2015/9/28
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处理器工作模式
ARM微处理器的运行模式可以通过软件改变，也可以通 过外部中断或异常处理改变。 大多数的应用程序运行在用户模式下，当处理器运行在 用户模式下时，某些被保护的系统资源是不能被访问的。 除用户模式以外，其余的6种模式称为非用户模式或特 权模式； 除去用户模式和系统模式以外的5种又称为异常模式， 常用于处理中断或异常，以及访问受保护的系统资源等情 况。
嵌入式系统及应用-Chapter02-嵌入式硬件系统
输入/输出接口和设备
• 嵌入式系统的大多数输入/输出接口和部分 设备已经集成在嵌入式微处理器中。 • 输入/输出接口主要有中断控制器、DMA、 串行和并行接口等，设备主要有定时器 （Timers）、计数器（counters）、看门 狗（watchdog timers）、RTC、UARTs、 PWM（Pulse width modulator）、AD/DA、 显示器、键盘和网络等。
由硬件完成部分软件功能，硬件复 杂性增加，芯片成本高
减少代码尺寸，增加指令的执行周 期数 大量的混杂型指令集，有简单快速 的指令，也有复杂的多周期指令， 符合HLL（high level language） 硬件完成 复杂的寻址模式，支持内存到内存 寻址 微码 寄存器较少
由软件完成部分硬件功能，软件复 杂性增加，芯片成本低
• 嵌入式系统的存储器包括主存和外存。
• 大多数嵌入式系统的代码和数据都存储在处 理器可直接访问的存储空间即主存中。
• 系统上电后在主存中的代码直接运行。主存 储器的特点是速度快，一般采用ROM、EPROM、 Nor Flash、SRAM、DRAM等存储器件。
存储器
• 目前有些嵌入式系统除了主存外，还有外 存。外存是处理器不能直接访问的存储器， 用来存放各种信息，相对主存而言具有价 格低、容量大的特点。 • 在嵌入式系统中一般不采用硬盘而采用电 子盘做外存，电子盘的主要种类有 NandFlash、 SD （Secure Digital）卡、 CompactFlash、SmartMedia、Memory Stick、MultiMediaCard、、 DOC（Disk On Chip）等。
Total Embedded Control Market Shipments by Type
中北大学嵌入式习题答案第2章
第二章 ARM体系结构一、填空1、 ARM微处理器支持7种运行模式为、、、、、、。
用户模式（usr）： ARM处理器正常的程序执行状态快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或通道处理外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式数据访问终止模式(abt)：当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储与存储保护。
系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务。
未定义指令中止模式（und：当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。
2、嵌入式微处理器的体系结构可以采用或结构，指令系统可以选和。
冯·诺依曼体系结构:程序和数据共用一个存储空间，程序指令存储地址和数据存储地址指向同一个存储器的不同物理位置，采用单一的地址与数据总线，程序和数据的宽度相同。
例如：8086、ARM7、MIPS…哈佛体系结构:程序和数据是两个相互独立的存储器，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的存储器结构。
例如：AVR、ARM9、ARM10…精简指令系统 RISC复杂指令集系统 CISC3、AMBA定义了3组总线、和。
AHB(AMBA高性能总线)：用于高性能。
高数据吞吐部件，如CPU、DMA、DSP之间的连接。
ASB(AMBA系统总线)：用来作处理器与外设之间的互连，将被AHB取代。
APB（AMBA外设总线）：为系统的低速外部设备提供低功耗的简易互连。
系统总线和外设总线之间的桥接器提供AHB/ASB部件与APB部件之间的访问代理与缓冲。
4、ARM系列微处理器支持的边界对齐格式有：、和字对齐。
字节对齐半字对齐5、RS-232C的帧格式由四部分组成，包括：起始位、、奇偶校验位和。
数据位停止位6、ARM微处理器有种工作模式，它们分为两类、。
其中用户模式属于。
七非特权模式特权模式非特权模式7、ARM7TDMI采用级流水线结构，ARM920TDMI采用级流水线。
arm嵌入式技术原理与应用答案
arm嵌入式技术原理与应用答案【篇一：嵌入式系统原理与开发课后答案】章嵌入式系统概述：1、什么是嵌入式系统？是简单列举一些生活中常见的嵌入式系统的实例。
p3嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。
以应用为中心，一计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。
3、是比较嵌入式系统与通用pc的区别。
p3（1）嵌入式系统是专用的计算机系统，而pc是通用的计算机系统。
（2）技术要求不同，通用pc追求高速、海量的数据运算；嵌入式要求对象体系的智能化控制。
（3）发展方向不同，pc追求总线速度的不断提升，存储容量不断扩大；嵌入式追求特定对象系统的智能性，嵌入式，专用性。
4、嵌入式体统有哪些部分组成？简单说明各部分的功能与作用。
p6（1）硬件层是整个核心控制模块（由嵌入式微处理器、存储系统、通信模块、人机接口、其他i/o接口以及电源组成），嵌入式系统的硬件层以嵌入式微处理器为核心，在嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路、和存储器电路（ram和rom等），这就构成了一个嵌入式核心控制模块，操作系统和应用程序都可以固化在rom 中。
（2）中间层把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。
一般包括硬件抽象层（hardware abstract layer，hal）和板级支持包（board support package，bsp）。
（3）软件层由实时操作系统（real time operating system，rtos）、文件系统、图形用户接口（graphical user interfaces，gui）、网络组件组成。
（4）功能层是面向被控对象和用户的，当需要用户操作是往往需要提供一个友好的人际界面。
5、嵌入式系统是怎么分类的？p7按照嵌入式微处理器的位数分类（4位、8位、16位、32位、64位）；按照是实时性分类（硬实时系统式之系统对响应时间有严格的要求；软实时系统是对响应时间有一定要求）；按照嵌入式软件结构分类（循环轮询系统、前后台系统、多任务系统）；按照应用领域分类。
嵌入式系统原理及开发应用部分课后习题答案
更小，相应的擦除电路更少，每个块的最大擦写次数是一百万次； 使用复杂的 I/O 口来串行地存取数据，各产品或厂商方法可能不同，存在较严
重的位反转问题，必须有错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法； 用在 8MB~2GB 产品中，适合于数据存储，在 CompactFlash、SecureDigital、
天高任鸟飞,海阔凭鱼跃!
复习整理所用(私人整理,仅供参考)
传输效率高，在 1~16MB 小容量时具有很高的成本效益；���带有 SRAM 接口， 有足够的地址引脚来寻址，可以很容易地存取其内部的每一个字节
占据了容量为 1~16MB 闪存市场的大部分，主要用作代码存储介质。 NANDFlash 特点：
确定性 保证系统的实时性和可预测性； 系统静态配置：任务的数目、执行时序、所占资源、阻塞、通信延迟等都是确 定的。
4、简述嵌入式系统的发展历程。 1946 年 2 月 14 日，世界第一台计算机诞生，人类信息时代到来 20 世纪 60 年代初，嵌入式系统开始萌芽 标志：以晶体管、磁芯存储为基础的计算机被应用于航空、航天、工业控制等 领域。 典型应用：美国海军舰载轰炸机用多功能数字分析仪、导弹发射控制、美国某 乙烯厂 DDC 工业装置、ApolloGuidance、控制电话的电子式机械交换机等。 特点：价格昂贵、系统结构简单、功能单一、处理效率低、存储容量小、用户 接口很少。 20 世纪 70 年代初至 80 年代中期，嵌入式系统进入简单系统阶段 标志：相继出现 Intel4004、4084、8051，Motorola 公司 68HC05，Zilog 公司 的 Z80 等嵌入式微处理器，系统中无或具有简单操作系统。 典型应用：被广泛应用于家用电器、医疗仪器、仪器仪表、交通运输等领域， 例如：电算机(日本 Busicom 公司基于 4004)、微控制器取代旋钮控制的电位计 和可变电容器、1982 年出现首枚多媒体应用的 DSP 芯片等。 特点：微处理器种类繁多、通用性差、价格便宜；系统开销小、效率高等。 20 世纪 80 年代中期至 90 年代末，嵌入式系统进入 RTOS 阶段 标志：嵌入式操作系统被广泛使用，嵌入式应用开始普及。 典型应用：应用领域进一步扩大，例如：手机、数码产品、路由器、交换机、 汽车电子产品等。 特点：嵌入式操作系统内核小、效率高、高度模块化、可扩展；微处理器兼容 性好；为应用程序的开发提供了大量的 API 和 IDE 工具等。 20 世纪 90 年代末至今，嵌入式系统进入网络化阶段 标志：嵌入式设备的网络化和 Internet 接入，正在蓬勃发展…… 典型应用：Internet 技术与嵌入式应用产品的结合，例如：无线终端、平板电 脑、智能手机、智能家电、智能汽车…… 特点：32bit 微处理器占主导地位、嵌入式操作系统从简单走向成熟、与网络
第2章 嵌入式处理器(第三版)参考答案
第2章嵌入式处理器习题2-1 什么是CISC和RISC，各自有什么特点？答：CISC复杂指令集体系结构，RISC精减指令集体系结构。
CISCRISC一条指令仅执行简单操作，把微处理器能执行的指令数目减少到最低限度,以提高处理速度。
RISC处理器比同等的CISC(复杂指令集计算机)处理器要快50%～75%,CISC一条指令可以执行许多操作。
2-2 冯．诺依曼结构与哈佛结构各自的特点是什么？答：冯·诺依曼结构的处理器使用同一个存储器，即程序和数据共用同一个存储器；而哈佛结构则是程序和数据采用独立的总线来访问程序存储器和数据存储器。
2-3 目前有哪些主要嵌入式内核生产厂商及典型嵌入式内核？ARM处理器核有哪三大特点？答：主要内核厂商有：美国的MIPS公司MIPS处理器内核、美国的IBM与Apple和Motorola 联合开发的PowerPC、Motorola公司独立开发的68K/COLDFIRE、英国的ARM公司ARM处理器内核等等。
ARM内核的三大主要特点如下：（1）功耗低（2）性价比高（3）代码密度高2-4 简述ARM体系结构的技术特征。
答：（1）单周期操作：ARM指令系统中的指令只需要执行简单而和基本的操作，因此其执行过程在一个机器周期内完成。
（2）采用加载/存储指令结构：由于存储器访问指令的执行时间长（通过总线对外部访问），因此只采用了加载和存储两种指令对存储器进行读和写的操作，面向运算部件的操作都经过加载指令和存储指令，从存储器取出后预先存放到寄存器对内，以加快执行速度。
（3）固定的32位长度指令：指令格式固定为32位长度，这样使指令译码结构简单，效率提高。
（4）地址指令格式：编译开销大，尽可能优化，采用三地址指令格式、较多寄存器和对称的指令格式便于生成优化代码。
（5）指令流水线技术：ARM采用多级流水线技术，以提高指令执行的效率。
2-5 简述Thumb、Thumb-2及Thumb-2EE的主要特点。
ARM体系结构
SIMD Instructions Multi-processing v6 Memory architecture Unaligned data support
Extensions: Thumb-2 (6T2) TrustZone® (6Z) Multicore (6K) Thumb only (6-M)
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Embedded Processors
Chengdu University of Information Technology
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Which architecture is your processor?
Chengdu University of Information Technology
---ARM V4
Chengdu University of Information Technology
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•ARMV4是目前支持的最老的架构,是基于32-bit地址 空间的32-bit指令集。ARMv4除了支持ARMv3的指 令外还扩展了：
支持halfword的存取 支持byte和halfword的符号扩展读 支持Thumb指令 提供Thumb和Normal状态的转换指令 进一步的明确了会引起Undefined异常的指令 对以前的26bits体系结构的CPU不再兼容
4. 如果3中描述的功能不存在，则在该功能标识符前加x
ARM处理器命名（Classic命名）
Chengdu University of Information Technology
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采用上述的架构，形成一系列的处理器。有时候还要区
分处理器核和处理器系列。不过，在这里其实不用区分太细，
arm嵌入式技术原理与应用答案
arm嵌入式技术原理与应用答案【篇一：嵌入式系统原理与开发课后答案】章嵌入式系统概述：1、什么是嵌入式系统？是简单列举一些生活中常见的嵌入式系统的实例。
p3嵌入式系统是用于检测、控制、辅助、操作机械设备的装置。
以应用为中心，一计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求的专用计算机系统。
3、是比较嵌入式系统与通用pc的区别。
p3（1）嵌入式系统是专用的计算机系统，而pc是通用的计算机系统。
（2）技术要求不同，通用pc追求高速、海量的数据运算；嵌入式要求对象体系的智能化控制。
（3）发展方向不同，pc追求总线速度的不断提升，存储容量不断扩大；嵌入式追求特定对象系统的智能性，嵌入式，专用性。
4、嵌入式体统有哪些部分组成？简单说明各部分的功能与作用。
p6（1）硬件层是整个核心控制模块（由嵌入式微处理器、存储系统、通信模块、人机接口、其他i/o接口以及电源组成），嵌入式系统的硬件层以嵌入式微处理器为核心，在嵌入式微处理器基础上增加电源电路、时钟电路、和存储器电路（ram和rom等），这就构成了一个嵌入式核心控制模块，操作系统和应用程序都可以固化在rom 中。
（2）中间层把系统软件与底层硬件部分隔离，使得系统的底层设备驱动程序与硬件无关。
一般包括硬件抽象层（hardware abstract layer，hal）和板级支持包（board support package，bsp）。
（3）软件层由实时操作系统（real time operating system，rtos）、文件系统、图形用户接口（graphical user interfaces，gui）、网络组件组成。
（4）功能层是面向被控对象和用户的，当需要用户操作是往往需要提供一个友好的人际界面。
5、嵌入式系统是怎么分类的？p7按照嵌入式微处理器的位数分类（4位、8位、16位、32位、64位）；按照是实时性分类（硬实时系统式之系统对响应时间有严格的要求；软实时系统是对响应时间有一定要求）；按照嵌入式软件结构分类（循环轮询系统、前后台系统、多任务系统）；按照应用领域分类。
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1 Jan. 2009 Confidential
2.2.8 ARM核与各版本的关系
ARM核 ARM1 ARM2 体系结构 V1 V2
ARM2aS，ARM3 ARM6，ARM600，ARM610
ARM7，ARM700，ARM710 ARM7DMI，ARM710T，ARM720T ARM740T Strong ARM，ARM8，ARM810 ARM9TDMI，ARM920T，ARM940T
2.2.9 细说ARM7TDMI（续）
ARM7TDMI处理器是ARM通用32位微处理器家族的成员之一。 它具有优异的性能，但功耗却很低，使用门的数量也很少。它属 于精简指令集计算机（RISC），比复杂指令集计算机（CISC）要 简单得多。这样的简化实现了：
高的指令吞吐量； 出色1 Jan. 2009 Confidential
2.1.2 ARM的发展历程（续）
ARM7TDMI 是ARM公司最成功的微处理器IP之一，至今在蜂窝
电话领域已销售了数亿个微处理器。 DEC公司获得ARM公司授权设计并生产了StrongARM系列微处 理器，这款CPU的主频达到了233MHz，而功率不到1瓦。后来 DEC公司StrongARM部门被Intel公司并购，Intel公司用 StrongARM取代了他们境况不佳的i860和 i960体系，并在此基 础上开发了新的体系结构XScale系列。 世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器 核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形 成自己的ARM微处理器芯片进入市场。目前，Motorola、IBM、 TI、Philips、VLSI、Atmel和Samsung等几十家大的半导体公司都 获得了ARM公司的授权，生产形态各异的ARM芯片。
V2a V3
V3 V4T V4 V4T
ARM9E-S ARM10TDMI，ARM1020E
ARM11，ARM1156T2-S，ARM1156T2F-S，ARM1176JZ-S， ARM11JZF-S
V5TE V5TE
V6
1 Jan. 2009 Confidential
2.2.9 细说ARM7TDMI
1 Jan. 2009 Confidential
2.2.1 ARM体系结构版本
ARM体系结构从最初开发到现在有了巨大的改进， 并仍在完善和发展。为了清楚的表达每个ARM应用实 例所使用的指令集，ARM公司定义了6种主要的ARM 指令集体系结构版本，以版本号V1～V6表示。
1 Jan. 2009 Confidential
SUB
取指
MSR ADD
译码
cpsr IFt_SVC 执行 MSR ADD pc+8
(0x8000+8) cpsr
周期3 周期3CMP CMP 周期4
SUB
SUB
ADD
ARM7 T D M I - S
ARM7TDMI 的可综合（synthesizable）版 本（软核），对应用工程师来说其编程模 型与ARM7TDMI 一致； 支持EmbededICE观察硬件； 支持64位乘法；
支持片上调试；
支持高密度16位的Thumb指令集；
1 Jan. 2009 Confidential
1 Jan. 2009 Confidential
2.2.3 ARM版本V3、V4
V3版本寻址范围扩展到32位（事实上也基本废弃），具有独 立的程序： 具有乘法和乘加指令； 支持协处理器； 快速中断模式中具有的两个以上的分组寄存器； 具有原子性加载/存储指令SWP和SWPB。 V4版本不在为了与以前的版本兼容而支持26位体系结构，并 明确了哪些指令会引起未定义指令异常发生，它相对V3版本作了 以下的改进： 半字加载/存储指令； 字节和半字的加载和符号扩展指令； 具有可以转换到Thumb状态的指令； 用户模式寄存器的新的特权处理器模式。
2.1 ARM简介
ARM是Advanced RISC Machines的缩写，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 （精简指令集）处理器。 公司的特点是只设计芯片，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。
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第二章：嵌入式微处理
目标: 本章旨在向学员介绍ARM体系结构， 通过本章的学习，学员应该掌握如下 知识： 体系结构支持的数据类型 处理器模式及状态 内部寄存器 异常、中断、复位 存储器及I/O映射 协处理器与调试接口
学时：4.0学时
教学方法：讲授 ppt+案例分析+练习
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2.2.7 SecurCore与Xsale
SecurCore系列涵盖了SC100、SC110、SC200和SC210处 理核。该系列处理器主要针对新兴的安全市场，以一种全新 的安全处理器设计为智能卡和其它安全IC开发提供独特的32 位系统设计，并具有特定反伪造方法，从而有助于防止对硬 件和软件的盗版。 Intel Xscale微控制器则提供全性能、高性价比、低功耗的 解决方案，支持16位Thumb指令并集成数字信号处理（DSP） 指令。
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2.2.5 ARM核 ARM公司开发了很多系列的ARM处理器核，目前 最新的系列已经是ARM11了。目前应用比较广泛的系 列是：
ARM7
SecurCore Xscale
ARM9
ARM9E
ARM10
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2.2.6 ARM7、ARM9与ARM10
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2.2.9 细说ARM7TDMI（续）
• 三级流水线
ARM7TDMI处理器使用流水线来增加处理器指令流的速度。这 样可使几个操作同时进行，并使处理和存储器系统连续操作，能提 供0.9MIPS/MHz的指令执行速度。 ARM7TDMI的流水线分3级，分别为： 取指译码执行 正常操作过程中，在执行一条指令的同时对下一条指令进行译 码，并将第三条指令从存储器中取出。这三条指令之间的位臵关系 如下表所示：
2.1.1 ARM公司简介
将技术授权给 其它芯片厂商
...
形成各具特色 的ARM芯片
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2.1.2 ARM的发展历程
ARM公司成立于1981年，最初与英国广播公司合作为英国教育界
设计小型机，当时采用的是美国的6502芯片。取得成功后，他们 开始设计自己的芯片，受当时美国加洲大学伯克利分校提出的 RISC思想的影响，他们设计的芯片也采用RISC体系结构，并命名 为“Acorn RISC Machine”。 ARM公司的第一款芯片ARM1在1985年被设计出来，次年又设计 了真正实用的ARM2。ARM2具有32位数据总线和24位地址总线， 带有16个寄存器。ARM2可能是当时最简化的32位微处理器，上 面仅有30000个晶体管（4年前Motorola公司的68000则有68000 个晶体管）。这种精简的结构使ARM2具有优异的低功耗特性，而 性能则超过了同期Intel公司的286（134K个晶体管）。 1990年ARM公司另外组建了一个名为“Advanced RISC Machines” 的公司，专门从事ARM系列微处理器的开发。1998年ARM公司在 伦敦证券交易所和NASDAQ上市。
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2.2.4 ARM版本V5、V6
V5版本在V4版本的基础上，对现在指令的定义进行了必要的 修正，对V4版本的体系结构进行了扩展并并增加了指令，具体如 下： 改进了ARM/Thumb状态之间的切换效率； 增加计数前导零指令CLZ和软件断点指令； 对乘法指令如何设臵标志作了严格的定义。 ARM体系版本6是2001年发布的。新架构v6在降低耗电量的 同时还强化了图形处理性能。通过追加有效进行多媒体处理的功 能，将语音及图像的处理功能提高到了原机型的4倍。ARM体系 版本6首先在2002年春季发布的ARM11处理器中使用。除此之外， v6还支持多微处理器内核。
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2.1.3 ARM处理器的技术优势
低能耗：当初刚刚起步的嵌入式应用对运算性能并不苛求，但对
芯片的功耗却相当敏感。而相对同时期的其他解决方案， ARM 架构的能效比优势非常明显。 应用方案非常灵活：由于ARM公司只是提供了一个高效精简的 核心，各半导体厂商可根据自身需求进行应用设计，架构灵活简 便、扩展力很强。如厂商可为多媒体信号处理加入相关的指令集， 或为Java相关的应用加入高效执行单元，或增加3D图形协处理 器等等。 得到大量的软件支持：包括Windows CE、Symbian和Palm OS在 内的手持设备三种主要操作系统系统都是基于ARM架构所设计。 目前，ARM已经牢牢占领手机、PDA以及其他的掌上电子产品 市场，这些领域都非常注重软件兼容和设计延续性，ARM在这 些领域会继续保持优势。
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2.2.9 细说ARM7TDMI（续）
• 三级流水线
0x8000
取指 取指
LDR pc,[pc,#0]
译码 译码
执行 执行 cpsr IFt_SVC
MSR ADD 0x8004 NOP 周期1 周期1
时 间 周期2 周期2SUB
时 间
0x8008
DCD jumpAddress
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2.2 ARM体系结构
ARM处理器为RISC芯片，其简单的结构使ARM内 核非常小，这使得器件的功耗也非常低。它具有经典 RISC的特点：