昆明理工大学 嵌入式技术及应用 复习提纲

1、嵌入式系统的定义

答：“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、功耗等严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用软件等四个部分组成，用于实现对其他设备的控制、监视或管理等功能。

2、嵌入式系统的基本特点

答：1.通常是面向特定应用的；

2.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；

3.产品升级换代和具体产品同步，具有较长的生命周期；

4.软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身；

5.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；

6.是知识集成系统，不可垄断

3、嵌入式系统的分类

答：（1）、按复杂程度，分为以下4类：

1、单个微处理器。

2、嵌入式处理器。

3、复杂的嵌入式系统。

4.在制造或过程控制中使用的计算机系统。

（2）、按应用来分类，分为以下几类：

通信类、信息家电类、移动终端类、汽车电子类、工业控制类

4、嵌入式系统的组成

答：大致组成如下图所示：

应用层应用程序文件系统图形用

户接口

任务管

理

软件层os 事实操作系统

驱动层硬件抽象层板级支持

包

设别驱动程序

硬件层DA 通用接口

AD 嵌入式处理

器

rom

IO sdrom

人机交互接口

嵌入式计算机系统

5、从硬件系统来看，嵌入式系统由哪几部分组成？并画出简图（P7-8）

硬件：嵌入式核心芯片；

存储器（ROM，RAM，Flash）；

连接各种外设的I/O端口。

软件：嵌入式操作系统（实时操作系统）；

应用程序（控制系统的运作和行为）。

开发工具和开发系统。

外围电路外设

电源rom 键盘

时钟mpu ram lcd

复位flash usb

其他

6.举例说明嵌入式微处理器有哪几类？

（1）嵌入式微处理器MPU。是通用计算机中的CPU演变来的。32位以上处理器，高性能，价高。Am 186/88，386EX，SC-400，POWER PC，68000，MIPS，ARM等。

（2）嵌入式微处理器MCU。典型代表是单片机。单片化，体积小，功耗和成本低，可靠性高。80C51，P51XA，MCS-251，MCS-96/196/296，C166/167，MC68HC05/11/12/16。

（3）嵌入式DSP处理器。对系统结构和指令进行特殊设计，适合于执行DSP算法，编译效率较高，执行速度较快。在数字滤波、FFT、频谱分析等各种仪器及智能化产品上得到大规模的应用。有：TI公司的TMS320C2000/C5000系列；Intel公司的MCS-296；Motorola公司的DSP56000，DSP56100。

（4）嵌入式片上系统SOC（P6）

把计算机常用的一些数据采集和控制系统集成在一块芯片上。实现软硬件无缝结合，系统特别简洁，减少体积和功耗，提高可靠性，提高了设计生产效率。

7、通用计算机与嵌入式系统的对比？

通用嵌入式

形式和类型看得见，大中小

看不见形式多

样

组成通用处理器，标准总线和外设，软硬

件相对独立

面向应用，接口集成，软硬件紧密

联系

开发通用计算机交叉开发，通用开发，嵌入运行

应用程序可重新编译一般不能再编程

1、哈佛体系结构和冯.诺依曼体系结构有何不同？

冯.诺依曼体系结构：将数据和程序都存储在同一个存储器中的计算机成为冯.诺依曼体系结构。程序计数器PC指向指令地址，CPU从存储器中取出指令，对指令进行译码，执行指令。

哈佛体系结构：为数据和程序提供了各自独立的存储器，PC只指向程序存储器。两个存储器有不同的端口，提供了较大的存储带宽，使数据适时移动更容易，提高了数字信号处理的性能。

T：持16位缩指令集thumb D：支持片上debug M：内嵌硬件乘法器I：嵌入式ice，支持片上断点和调试点

2、CISC和RISC技术（基本定义、特点，比较）

（1）、CISC：复杂指令系统计算机

特点：

增强指令功能，设置一些功能复杂的指令，把一些原来由软件实现的、常用的功能改用硬件的（微程序）指令系统来实现

为节省存储空间，强调高代码密度，指令格式不固定，指令可长可短，操

作数可多可少

寻址方式复杂多样，操作数可来自寄存器，也可来自存储器

采用微程序控制，执行每条指令均需完成一个微指令序列

５，指令越复杂，CPI越大。

缺点

指令使用频度不均衡；

大量复杂指令的控制逻辑不规整，不适于VLSI工艺；

软硬功能分配；

不利于先进指令级并行技术的采用。

（2）、RISC：精简指令系统计算机

RISC设计准则：指令集、流水线、寄存器、Load/Store结构

特点：大多数指令只需要执行简单和基本的功能，其执行过程在一个机器周期内完成。只保留加载/存储指令。操作数由加载/存储指令从存储器取出放寄存器内操作。芯片逻辑不采用或少采用微码技术，而采用硬布线逻辑。

减少指令数和寻址方式。指令格式固定，指令译码简化。优化编译

RISC：指令数少，常少于100，指令执行时间短，编码长度固定，一般四个字节，寻址方式不多样，优化编译技术，生成高效的目标代码程序，只能对寄存器进行算术和逻辑操作，load/store体系结构

3、ARM处理器的特点：RISC指令集；Load/Store体系结构；固定的32位指令；大多数指令单周期完成；Thumb\DSP\jazeller功能扩展；低功耗；

4、流水线技术（三级流水线）、流水线相关问题及解决

（1）、三级流水线：

Pc+8:fetch取指

Pc+4:decode译码

Pc:execute执行

PS: 使用流水线执行模式，程序计数器PC必须在当前指令之前计数，PC指向的是预取指令，如果直接读取PC值，得到的是“当前指令地址+8”。

（2）、ARM的流水线设计问题

为使处理器获得更高的性能，需考虑如何优化处理器的组织结构，可采用缩短程序执行时间的方法：提高时钟频率fclk和减少每条指令的平均时钟周期数CPI。

（3）、流水线相关问题