嵌入式系统设计教程(第2版)简答题答案

第一章嵌入式系统概论

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，硬件、软件可裁剪，功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。

2.简述嵌入式系统的主要特点。

答：（1）功耗低、体积小、具有专用性

（2）实时性强、系统内核小

（3）创新性和高可靠性

（4）高效率的设计

（5）需要开发环境和调试工具

3. 嵌入式系统一般可以应用到那些领域？

答：嵌入式系统可以应用在工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、网络及电子商务、环境监测和机器人等方面。

4. 简述嵌入式系统的发展趋势

答：（1）嵌入式应用的开发需要强大的开发工具和操作系统的支持

（2）连网成为必然趋势

（3）精简系统内核、算法，设备实现小尺寸、微功耗和低成本

（4）提供精巧的多媒体人机界面

（5）嵌入式软件开发走向标准化

5.嵌入式系统基本架构主要包括那几部分？

答：嵌入式系统的组织架构是由嵌入式处理器、存储器等硬件、嵌入式系统软件和嵌入式应用软件组成。嵌入式系统一般由硬件系统和软件系统两大部分组成，其中，硬件系统包括嵌入式处理器、存储器、I/O系统和配置必要的外围接口部件；软件系统包括操作系统和应用软件。

6.嵌入式操作系统按实时性分为几种类型，各自特点是什么？

答：（1）具有强实时特点的嵌入式操作系统。

（2）具有弱实时特点的嵌入式操作系统。

（3）没有实时特点的嵌入式操作系统。

第二章嵌入式系统的基础知识

1.嵌入式系统体系结构有哪两种基本形式？各自特点是什么？

答：冯诺依曼体系和哈佛体系。冯诺依曼体系结构的特点之一是系统内部的数据与指令都存储在同一存储器中，其二是典型指令的执行周期包含取指令TF，指令译码TD，执行指令TE，存储TS四部分，目前应用的低端嵌入式处理器。

哈佛体系结构的特点是程序存储器与数据存储器分开，提供了较大的数据存储器带宽，适用于数据信号处理及高速数据处理的计算机。

2.在嵌入式系统中采用了哪些先进技术？

答：（1）流水线技术

（2）超标量执行

（3）总线和总线桥

3.简述基于ARM架构的总线形式

答：ARM架构总线具有支持32位数据传输和32位寻址的能力，通过先进微控制器总线架构AMBA支持将CPU、存储器和外围都制作在同一个系统板中。AMBA具体包含两条总线，一是高性能总线AHB是为高速传输而经过优化的，他直接连接到CPU上。二是连接外设的外围设备总线APB，属于本地二级总线，通过桥连接器与AHB相连，它主要用于不需要高性能流水线接口或不需要高带宽接口的设备互联。

4.简述一下嵌入式存储系统的地址映像方式和组成结构。

答：嵌入式存储系统一般是由高速缓存区Cache(SRAM)，内部存储器（SDRAM）和外部存储器（Flash ROM）组成。

5.简介嵌入式存储系统的地址映像方式和工作原理。

答：通常使用的方法有全相联映像：它允许内存中的每一个存储块都可以映像到Cache存储器的任何一个存储块位置上，也允许从确实已被沾满的Cache存储器中替换出任何一个旧存储块。

直接映像方式：内存中的存储块与Cache中存储块有固定的对应关系。

组相连映像方式：是直接映像和全相连映像方式的一种折中方案。

6.闪速存储器主要由哪两种技术实现？他们的主要差别是什么？

答：NOR型和NAND型两种非易失闪速存储器。

差别：（1）NOR Flash带有SRAM接口，具有先行寻址特性，可以很容地存取访问其内部的每一个字节，NOR类型的速度比NAND类型稍快一些。NAND Flash使用复用接口和控制IO 接口对此寻址存取数据，NAND类型的擦除速度和写入速度比NOR类型块。

（2）NAND Flash生产简单，成本低。存储密度大于NOR Flash。

（3）NAND Flash每块最多擦鞋次数是100万次，而NOR类型存储器的最多擦写次数是10W 次。

7.简述在嵌入式存储系统中的数据存放的格式。

答：存放格式分为大端序格式和小端序格式。

8.嵌入式软件系统结构包含有哪几个层面，主要完成什么功能？

答：四个层面：驱动层、操作系统层、中间件层、应用层。

驱动层：为上层软件提供了设备的接口

操作系统层：隐藏硬件细节，而只提供给应用程序开发人员一个抽象的接口。

应用层：完成特定的工作。

9.简述嵌入式操作系统发展的四个阶段。

答：（1）无操作系统阶段

（2）简单操作系统阶段

（3）实时操作系统阶段

（4）面向Internet阶段

10.什么是嵌入式实时操作系统？简单介绍其特点。

答：在给定的时间内提供某种程度的服务，如果在规定的时间内没有得到结果，那整个的系统就是失败。

特点：

（1） 多任务

（2） 任务的事件驱动

（3） 中断与中断优先级

（4） 同步与异步

（5） 资源与临界资源

（6） 容错与安全性

11.非占先式与占先式调度法的区别有哪些？

答：非占先式内核的任务及响应时间是不确定的，不知道什么时候高优先级的任务才能拿到CPU的控制权，完全取决于应用程序什么时候释放CPU。占先式内核最高优先级的任务一旦就绪，总能得到CPU的控制权。

12简述嵌入式微处理器的中断处理过程。

答：（1）保存CPSR到SPSR

（2）设置当前状态寄存器CPSR中的相应位。

（3）将一起异常指令的下一条指令的地址保存到新的异常工作模式的程序连接寄存器R14_mode中，使异常处理程序执行完后能正确返回原地址。

（4）给程序计数器（PC）强制赋值，使程序在对应的矢量地址开始执行中断处理程序。

13嵌入式硬实时操作系统与软实时操作系统有什么不同？

14常用的四种嵌入式操作系统各自都有哪些特点？

答：uC/OS-II：首先是公开源代码，其次是具有可移植性、可固化、可裁剪性。

Linux：（1）开放源代码

（2）内核小、功能强大、运行稳定、效率高

（3）有大量的且不断增加的开发工具和开发环境。

（4）对网络方面的支持是非常完整的

（5）应用广泛。

（6）包括内核和应用程序两部分。

（7）包括进程调度、内存管理、文件管理、进程间通信、网络和驱动程序。

Windows CE：（1）WinCE不能运行现有的任何Windows应用程序。

（2）有严格的内存限制。

（3）有精简的运行库和API

（4）通常没有鼠标

（5）硬件并不十分标准化

VxWorks：可靠性、实时性和可裁剪性。