北航嵌入式系统设计复习笔记.doc

1.嵌入式系统目前被大多数人接受的一般性定义是什么？举例说明嵌入式系统的应用。

嵌入式系统是“以应用为中心，以计算机为技术基础，软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性能有严格要求的专用计算机系统”。

2.嵌入式系统三要素？

嵌入性：嵌入到对象体系中，对对象环境有要求

专用性：软、硬件按对象要求裁剪

计算机：实现对象的智能化功能

3.嵌入式系统与单片机的区别？

单片机属于嵌入式系统，但只有嵌入式系统的部分结构和部分功能：

1.单片机数据处理能力有限、处理速度有限，不能够用于所有的嵌入式系统。

目前嵌入式系统的主流是以32位嵌入式微处理器为核心的硬件设计和基于实

时操作系统（RTOS）的软件设计。

2.单片机系统多为4位、8位、16位机，不适合运行操作系统，难以进行复杂

的运算及处理功能。

3.嵌入式系统强调基于平台的设计、软硬件协同设计，单片机大多采用软硬件

流水设计。

4.嵌入式系统设计的核心是软件设计（占70%左右的工作量），单片机系统软

硬件设计所占比例基本相同。

5.单片机无网络功能。

4.嵌入式系统与PC机的区别？

1.嵌入式系统一般专用于特定任务，而PC是通用计算机。

2.嵌入式系统使用多种类型的处理器，系统硬件资源比PC机少的多，但种类远

远超过PC机。

3.嵌入式系统常有实时约束，常使用实时多任务操作系统，另外还有有功

耗、成本约束，且常在极端环境下运行，故障造成的后果比PC系统更严重。

4.嵌入式系统得到多种微处理器体系的支持

5,嵌入式系统需要专用工具和方法进行开发设计

5.嵌入式处理器分为哪几类，说明定义及特点？

(1)、嵌入式微处理器(MPU)

嵌入式微处理器就是和通用计算机的处理器对应的CPU,可以认为是“增强型”通用微处理器。

•特点：

1)功能和微处理器基本一样，但为了缩小体积、降低功耗，只保留和嵌入式应

用相关的功能。

2)在工作温度、抗电磁干扰、可靠性等方面一般都做了各种增强。

(2)、嵌入式微控制器(MCU)

嵌入式微控制器就是将整个计算机系统的主要硬件集成到一块芯片中，芯片内部集成ROM/EPROM、RAM、总线、总线逻辑、定时/计数器、Watchdog、I/O、串行口、A/D等各种必要功能和外设。

•特点：

1)一个系列的微控制器具有多种衍生产品，每种衍生产品的处理器内核都是一

样的，不同的是存储器和外设的配置及封装，这样可以使单片机最大限度地

和应用需求相匹配，从而减少功耗和成本。

2)单片化、体积大大减小、功耗和成本降低、可靠性提高

(3)、嵌入式DSP

嵌入式DSP是专门用于信号处理方面的处理器。

•特点：

1)其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，具有很高的编译效率和指令执

行速度。

(4)、嵌入式SOC

嵌入式SOC是追求产品系统最大包容的集成器件。绝大多数系统构件都在一个系统芯片内部。

•特点：

1）结构简洁

2）体积小、功耗低

3）可靠性高

4）设计生产效率高

（5）、嵌入式SOPC

嵌入式SOPC是用可编程逻辑技术把整个系统放到一块硅片上。它是片上系统（SOC）,即由单个芯片完成整个系统的主要逻辑功能；它是可编程系统，系统功能可裁减、易扩充、可重构，结合了SOC和CPLD、FPGA的优点。

•特点：

1）采用超深亚微米工艺技术

2）使用一个或以上的嵌入式处理器

3）设计方式灵活

4）可裁减、可扩充、可升级

5）具有软硬件在系统可编程的功能。

6.嵌入式实时操作系统的定义、特点和分类？

定义：能够对外部事件做出及时响应的系统。响应时间要有保证。

特点：

1）多任务

2）有线程优先级（是否为进程）

3）多种中断级别

分类：

1）硬实时系统：对系统响应时间有严格的要求，如果系统响应时间不能满足，就

会引起系统崩溃或致命的错误。

2）软实时系统：对系统响应时间有要求，但是如果系统响应时间不能满足, 它并不会导致系统出现致命的错误或崩溃，只是降低系统的吞吐量。

7.嵌入式系统的特点？

1）嵌入式系统是面向具体应用的产品。

2）嵌入式软件特征：实时性、高质量、高可靠、程序固化。

3）需要软、硬件开发工具和系统软件。

4）需要应用专家参与开发。

5）嵌入式系统分散而不可垄断。

8.举5个嵌入式系统应用的例子

1,办公设备：打印机、扫描仪

2,消费电子产品：手机、数码相机

3,网络通信设备：路由器、交换机

4,工业：数控机床、机器人

5,航空航天：航电设备，星载计算机

9.按表现形式和实时性嵌入式系统的分类？

•按表现形式（硬件范畴）

1）芯片级嵌入（含程序和算法的处理器、单片机）

2）模块级嵌入（系统中的某个核心模块）

3）系统级嵌入（系统中的电路板）

•按实时性要求（软件范畴）

1）非实时系统（PDA）

2）软实时系统（消费类产品）

3）硬实时系统（工业和军工系统）

10.软硬件协同设计的目的？其涉及的内容有哪些？

•目的：为软件和硬件的协同描述、验证和综合提供一种集成环境。

•内容：设计描述、设计建模、设计空间的研究和划分、合成与优化、设计验证、设计实现。

11.用框图简述嵌入式开发的流程?

12.冯•诺依曼结构与哈佛结构的区别？

冯•诺依曼结构其特点是程序和数据共用一个存储空间。统一编址依靠指令计数器提供的地址来区分是指令数据还是地址。由于对数据和程序进行分时读写, 执行速度慢，数据吞吐量低，不适合于进行具有高度实时要求场合。

哈佛结构是一种并行体系结构，特点是程序和数据存储在不同的存储空间，每个存储器独立编址、独立访问。与之对应的是系统中设置的两条总线（程序总线和数据总线），使数据吞吐量大大提高。

13.嵌入式硬件系统包括那些部分，与一般的计算机处理系统有什么区别？

•包括：嵌入式处理器、存储器、总线、通信接口、输入输出设备、电源