《嵌入式系统原理与接口技术》第2版复习资料整理

第一章

1.1什么是嵌入式系统（P1）

IEEE（国际电气和电子工程师协会）关于嵌入式系统的定义：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”。

1.2 与通用计算机系统比较，嵌入式系统有何特点？（P4）

1)嵌入式系统通常是面向特定应用的；

2)嵌入式系统功耗低、体积小、集成度高、成本低；

3)嵌入式系统具有较长的生命周期；

4)嵌入式系统具有固化的代码；

5)嵌入式系统开发需要专用开发工具和环境；

6)嵌入式系统软件需要RTOS（实时操作系统）开发平台；

7)嵌入式系统开发人员以应用专家为主；

8)嵌入式系统是知识集成系统。

1.3 根据嵌入式系统的复杂程度，嵌入式系统可分为哪4类？（P6）

1)单个微处理器；

2)嵌入式处理器可扩展的系统；

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。

1.4 嵌入式处理器有哪几类？试举例说明。（P7）

1)嵌入式微处理器（EMPU）；

2)嵌入式微控制器（EMCU）；

3)嵌入式DSP处理器（EDSP）；

4)嵌入式片上系统（ESoC）。

1.6从硬件系统来看，嵌入式系统由哪几部分组成？画出见图。（P11）

第二章

2.1 ARM7和ARM9基于什么体系结构，采用何种指令集？

ARM7基于冯·诺依曼体系结构，采用RISC精简指令，兼容16位Thumb指令集；ARM9基于哈佛体系结构，同样采用RISC精简指令,支持32位ARM指令集和16位Thumb 指令集。

2.2 ARM7 TDMI中的"TDMI"分别代表什么？

✧T：支持16位压缩指令集Thumb。

✧D：支持片上Debug。

✧M：内嵌硬件乘法器（Multiplier）。

✧I：嵌入式ICE，支持片上断点和调试点。

T变种处理器有两种工作状态：Thumb和ARM

只要支持同版本的ARM体系版本，基于ARM处理器的应用软件将是兼容的。

2.3 ARM处理器有几种工作模式？各种工作模式分别有什么特点？（P25）

ARM状态和Thumb状态。当ARM微处理器执行32位的指令集功能时，工作在ARM 状态；当ARM微处理器工作在16位的Thumb指令集时，工作在Thumb状态。

2.5 如何转换ARM的两种工作状态？（P25）

✧进入Thumb状态：当操作数寄存器的状态位（位[0]）为1时，可以执行BX指令

的方法，使微处理器从ARM状态切换到Thumb状态。

✧进入ARM状态：当操作数寄存器的状态位（位[1]）为0时，可以执行BX指令的

方法，使微处理器从Thumb状态切换到ARM状态。

2.6 ARM7采用几级流水线？（P27）

ARM7架构采用了3级流水线。

1)取指：将指令从内存中取出来。

2)译码：操作码和操作数被译码以决定执行什么功能。

3)执行：执行已译码的指令。

ARM9采用五级流水线技术

2.7 ARM采用怎样的数据存储格式？（P40）

ARM处理器的数据存储格式有两种：大端模式和小端模式。

✧大端模式：较高的有效字节存放在较低的存储器地址，较低的有效字节存放在较高

的存储器地址。

✧小端模式：较高的有效地址存放在较高的存储器地址，较低的有效字节存放在较低

的存储器地址。

默认情况下的存储格式是小端模式。

ARM采用单周期指令集

2.8 若寄存器R1=0x01020304，分别按小端模式和大端模式存储在0x30000字节单元中，

2.9 ARM存储器的存储周期有几种类型？对应于Cache访问和存储器访问是何存储周期？（P41）

存储周期类型：

✧空闲周期。

✧非顺序周期。

✧顺序周期。

✧协处理器寄存器传送周期。

2.10 ARM支持哪些存储数据类型？（P40）

ARM处理器支持以下6种数据类型：

✧8位有符号和无符号字节。

✧16位有符号和无符号半字，以2字节的边界对齐。

✧32位有符号和无符号字，以4字节的边界对齐。

2.12 ARM支持的有几种页面类型？其容量为何值？（P48）

段（Section）：大小为1MB的存储块。

大页（Large Pages）：大小为64KB的存储块。

小页（Small Pages）：大小为4KB的存储块。

极小页（Tiny Pages）：大小为1KB的存储块。

2.14 ARM的MMU主要实现什么功能？（P45）

存储管理单元（MMU）用于在CPU和物理内存之间进行地址转换。由于是将地址从逻辑空间映射到物理空间，因此这个转换过程一般称为内存映射。在ARM系统中，存储管理单元（MMU）主要完成以下工作：

✧虚拟存储空间到物理存储空间的映射。

✧存储器访问权限的控制。

✧设置虚拟存储空间的缓冲特性。

2.15 ARM系统中如何完成I/O操作？（P54）

ARM系统中I/O采用统一编址，I/O操作通常被映射成存储器操作，即输入/输出是通过存储器映射的可寻址外围寄存器和中端输入的组合来实现的。

第三章

3.1 ARM支持哪几种工作模式？不同工作模式如何进行切换？（P56）

ARM微处理器支持7种工作模式：

✧用户模式。

✧快速中断模式。

✧外部中断模式。

✧管理模式。

✧中止模式。

✧未定义指令模式。

✧系统模式。

不同的工作模式间可以相互切换，有两种方式：

1)发生异常时，处理器自动改变CPSR中M[4:0]的值，进入相应的工作模式。

2)当处理器处于特权模式时，用指令向CPS的M[4:0]字段写入特定的值，以进入相

应的工作模式。

3.2 ARM寄存器的组织形式（P57）

ARM处理器共有37个寄存器，各寄存器均为32位：

✧31个通用寄存器，包括程序计数器PC。

✧6个状态寄存器。

根据ARM处理器不同工作模式，可将全部寄存器分成7组。

3.3试述ARM处理器对异常中断的响应过程。（P59）

当异常发生时，处理器首先自动保存当前状态，即返回地址存入寄存器R14，当前寄存器CPSR存入SPSR中，接着进入相应的工作模式，并执行特定地址的指令。ARM有7种类型的异常，不同类型的异常将导致处理器进入不同的工作模式，并执行不同特定地址的指令。（P59）

3.4 ARM指令的编码格式和条件域（P63）

指令的编码格式

条件域