嵌入式习题

第一章（1）嵌入式系统的定义是什么？答：以应用为中心，以计算机技术为基础，软件、硬件可剪裁，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。

（2）简述嵌入式的发展历程和发展阶段。

答:历程：简单操作系统阶段, 实时操作系统阶段, 面向Internet阶段。

发展阶段：第一阶段是SCM （单片微型计算机）阶段，第二阶段是MCU（微控制器）阶段，第三阶段是SoC阶段，第四阶段是以Internet 为标志的嵌入式系统。

（3）简述嵌入式系统的特点。

答：低成本、高实时性、采用嵌入式系统或实时系统、高可靠性、低功耗、环境适应性好、占用系统资源少、ROM程序存储、多处理器体系结构、特定工具和方法开发、软件固化。

（4）嵌入式系统的分类：答：1单个微处理器、2不带计时功能的微处理器装置、3带计时器功能的组件、4在制造或控制过程中使用的计算机系统。

（5）基本构成：答：嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用程序。

（6）嵌入式的应用：答：工业、交通、信息家电、家庭智能管理系统、pos网络及电子商务、环境工程与自然、机器人。

（7）嵌入式的发展趋势：答：1高可靠性、高稳定性 2运行速度快、开发周期短 3强大的扩展功能和网络运输功能。

（8）学习嵌入式系统技术的目的：答;第二章1请描述单片机系统和嵌入式处理器系统在开发流程上的异同各自复杂程度不同，具体设计过程略有不同。

单片机系统主要用于实现相对简单的控制，系统核心集成在一块芯片—单片机上，再在外围加入接口电路即可。

软件部分不需要嵌入式操作系统的支持，只需采用汇编语言编写针对特定应用的程序即可。

嵌入式微处理器的基本开发流程：1用户需求、2选择微处理器及硬件平台、3选择操作系统、4基于操作系统开发应用程序、5测试应用程序、6整个系统测试、7结束。

2 请描述传统的嵌入式系统设计方法及其缺点经过需求分析和总体设计，系统划分为硬件子系统和软件子系统两个独立部分，随后硬件工程师和软件工程师分别对两部分进行设计，调试和测试，最后软硬件集成并对集成的系统进行测试。

缺点：1设计方法缺乏统一的软硬件协同表示方法；2设计周期很长；3硬件设计有一定盲目性；4难以充分利用软硬件资源。

3请描述软硬件协同设计的基本过程，他与传统的嵌入式系统设计方法有何不同？系统描述，软硬件划分，协同综合，协同仿真与验证，最后系统集成；与传统嵌入式系统设计方法相比，软硬件协同设计强调软件与硬件设计的并行性与相互反馈，提高了设计抽象的层次，拓展了设计覆盖范围，同时还强调利用现有资源，即重用构件和IP核，缩短系统卡发周期，降低系统成本，提高系统性能，保证系统开发质量。

4请描述嵌入式软件的测试技术嵌入式软件的测试主要分模块测试，集成测试，系统测试，硬件/软件集成测试4个阶段精心。

1白盒测试与黑盒测试白盒测试主要检查程序内部设计，根据源代码组织结构查找软件缺陷。

黑盒测试根据软件用途和外部特征查找缺陷2目标环境产生和宿主环境测试在宿主环境中，可进行逻辑或界面的测试以及与硬件无关的测试。

在目标环境中，进行与定时问题有关的白盒测试，中断测试，硬件接口测试等。

第三章选择题（1）一个完整的计算机系统包括硬件系统和软件系统。

（2）目前大部分的微处理器使用的半导体技术称为CMOS（3）在嵌入式系统的存储器结构中，存储速度最快的是寄存器组。

（4）嵌入式系统的特点：实时、技术密集、专用紧凑、安全可靠、微型化、（5）嵌入式应用软件一般在宿主机上开发，在目标机运行，因此需要一个交互编译环境。

简答题1、什么是嵌入式系统？答：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件，硬件可剪裁，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。

2.简述嵌入式处理器分类。

答：嵌入式微处理器，嵌入式微控制器，数字信号处理器，嵌入式片上系统。

3．简述ARM处理器的工作状态。

答：ARM状态：此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令。

Thumb状态：此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令当ARM微处理器执行32位的ARM指令集时，工作在ARM状态；当ARM微处理器执行16位的Thumb 指令集时，工作在Thumb状态。

在程序的执行过程中，微处理器可以随时在两种工作状态之间切换，并且，处理器工作状态的转变并不影响处理器的工作模式和相应寄存器中的内容。

4．可以从那几个方面来理解PowerPC处理器体系结构，并简述之。

答：可以从三个层次来理解powerpc的体系结构，即指令集体结构，虚环境体系结构和操作系统体系结构，指令集体系结构是最底层程序员可见的的指令集他定义了基本的用户指令集，用户级寄存器，数据类型以及寻址方式，详细说明了什么样的寄存器可以应用以及如何进行按地址访问，在这一层次定义的成分构成了任何软件程序的基本组成部分。

虚环境体系结构属于第二层描述了软件程序必须遵守的存储器模型的语义以及定义了一些附加指令从应用程序员的角度解释了定时控制装置，并涵盖了存储器的cache模型，操作系统体系结构属于第三层即描述存储器管理结构。

监控级寄存器和异常模型。

详细说明了应用程序员接触不到的特权设施，包括中断和异常处理机制。

5.简述FPGA的结构资源。

答：FPGA的结构资源包括：硬件资源，软件资源，IP核资源。

硬件资源包括：输入输出引脚资源，内部资源；软件资源包括：设计输入工具，编译和综合工具，仿真工具。

6.简述SoC设计方法学。

答：软硬件协同设计，IP核生成及复用技术，超声亚微米设计。

7．简述使用多处理器结构需要考虑的几个问题。

答：节点间通信方式，任务调度策略，Cache一致性问题，系统的异构性问题。

第四章选择题（1）存储元件：1位二进制信息。

存储单元指：由若干存储元件组成，存放一个字节的所有存储元集合。

（2）存储周期是指存储器进行连续读或写操作所允许的最短时间间隔。

（3）和外存储器相比，内存的特点是容量小、速度快、成本高。

（4）某存储器容量位32x16位，则地址线为15根、数据线为16根。

容量表示：字节数如128MB 、字数x 字长如128kx16（5）（6）主存和CPU 间增加高速缓冲存储器的目的是解决CPU 和主存间的速度匹配问题。

填空题（1）SRAM 靠双稳态触发器存储信息，DRAM 靠MOS 电容存储电荷存储信息。

（2）DRAM 的刷新一般有集中、分散和异步刷新方式，刷新的原因是电容存在漏电。

（读写保持状态和刷新状态）。

三级结构：高速缓冲存储器——主存（内存）——辅存（外存）（3）主存可和CPU 、缓存和外存交换信息，外存可以和辅存交换信息，高速缓存可以和CPU 、主存交换信息。

（4）缓存是设在CPU 和主存之间的一种存储器，速度快、容量和价格有关。

（5）存储时间由快到慢排列：通用寄存器组、高速缓存、主存、磁盘、磁带。

简答题1、解释下列概念：RAM 、ROM 、PROM 、EPROM 、EEPROM 及Flash 存储器。

答：RAM ：顺序存储器（RAM ）是可读可写的存储器，CPU 可以对ROM 单元的内容随机地进行读写访问。

ROM ：只读存储器（ROM ）是一种半导体存储器，其特性是一旦存储数据就无法再将之改变或删除，且内容不会因为电源关闭而消失。

PROM ：可编程只读存储器（PROM ）其内部有行列式的镕丝，可依用户（厂商）的需要利用电流将其烧断，以写入所需的数据及程序，镕丝一经烧断便无法再恢复，亦即数据无法再更改。

EPROM ：可抹除可编程只读存储器（EPROM ）可利用高电平将数据编程写入，但抹除时需将线路曝光于紫外线下一段时间，数据始可被清空，再供重复使用。

EEPROM ：电子抹除式可复写只读存储器 （EEPROM ）”，相比EPROM ，EEPROM 不需要用紫外线照射，也不需取下，就可以用特定的电压，来抹除芯片上的信息，以便写入新的数据。

Flash 存储器：Flash 存储器是一种电子式可清除程序化只读存储器的形式，允许在操作中被多次擦或写的存储器。

2、解释下列名词：存储元件、存储单元、存储单元地址及存储字。

存储元件：用一个具有两种稳定状态，并且在一定条件下状态可互相装换的物理器件来表示二进制数码0和1，这种器件称为存储组件。

存储单元：有若干个存储元组成一个存储单元。

存储单元地址：存储单元按照一定的规则编号，这个编号称为地址，与存储单元一一对应。

半导体存储器双极型 MOS 型（随机存取存储器静态存储器SRAM 动态存储器DRAM用双稳态触发器：不断电不消失 MOS （晶体管极）电容：要不断给电容充电 速度快、集成低、价格贵 集成高、速度慢存储字：一个二进制数有若干位组成，但这个二进制数作为一个整体存入或取出时，这个字称作存储字。

3、存储器的主要功能是什么？如何衡量存储器的性能？答：存储器是具有记忆功能的部件，用来存放程序和数据，是构成嵌入式系统硬件的主要组成部分。

衡量存储器的主要性能指标有：1.存储容量。

2访问速度。

3.价格。

4.功耗。

5.可靠性。

4、为什么把存储系统分成若干不同的层次？主要有哪些层次？它们之间的有什么关系？答：1为了扩大存储器的容量和提高访存速度，将存储器系统分成若干不同的层次。

2有“高速缓冲存储器（Cache）---主存---辅存”3个层次。

3增加Cache的目的是为了提高速度；增加辅存的目的是为了弥补主存的容量不足。

5、试试比较SRAM和DRAM。

静态RAM和动态RAM都属随机存储器，即在程序的执行过程中既可读出又可写入信息。

但静态RAM靠触发器原理存储信息，只要电源不掉电，信息就不丢失；动态RAM靠电容存储电荷原理存储信息，即使电源不掉电，由于电容要放电，信息也会丢失，故需再生刷新。

6、试比较RAM和ROMRAM是随机存取存储器，在程序的执行过程中既可读出又可写入。

ROM是只读存储器，在程序执行过程中只能读出信息，不能写入信息。

7、存储芯片内的地址译码有几种方式？试分析他们各自的特点及应用场合？设计方案有两种：单译码和双译码。

单译码结构也称字结构。

在这种方式中。

地址译码器只有1个。

译码器的输出脚自选线，而自选线选择某个字的所有位。

这种结构有一个缺点，就是当n较大时，译码器将变得复杂而庞大，使存储器的成本上升，性能下降。

适用于小容量存储器。

在双译码方式中，地址译码器分成X向和Y向2个译码器，若每一个译码器有n/2个输入端，它们各可以译出2（n/2次方）个输入状态，那么2个译码器交叉译码的结果，共可译出2(n/2次方）*2（n/2次方）=2（n次方）个输入状态，其中n为地址码的二进制位数。

但此时译码输出线却只有2*2（n/2次方）根。

双译码结构适用于大容量存储器。

8、简述主存的读写过程答：存储器的读出过程是：CPU先给出有效地址，然后给出片选（通常受CPU访存信号控制）信号和读命令，这样就可将被选中的存储单元内的各位信息读至存储芯片的数据线上，完成了读操作。