嵌入式習(xí)題期末(含答案).doc

第一階段習(xí)題1. 簡(jiǎn)述什么是嵌入式系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)有哪些特點(diǎn)。答：以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)的，并且軟件硬件是可剪裁的，能滿足應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等指標(biāo)的嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。2. 簡(jiǎn)述嵌入式系統(tǒng)與通用計(jì)算機(jī)在使用與開(kāi)發(fā)上相比有哪些主要不同特點(diǎn)。1.引導(dǎo)代碼，嵌入式以bootloader引導(dǎo)，要針對(duì)不同開(kāi)發(fā)板移植，而pc由bios引導(dǎo)，不需改動(dòng)。2.操作系統(tǒng)，嵌入式需移植，而pc不需移植。3.驅(qū)動(dòng)程序。嵌入式針對(duì)開(kāi)發(fā)板開(kāi)發(fā)式移植，一般不能直接下載使用，pc操作系統(tǒng)包含大多數(shù)驅(qū)動(dòng)程序，或直接下載使用。4.開(kāi)發(fā)環(huán)境。嵌入式使用交叉編譯，pc為本機(jī)編譯。3.簡(jiǎn)述嵌入式系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)。答：一般有嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶應(yīng)用程序等四個(gè)部分組成，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)其他設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。4. 簡(jiǎn)述什么是復(fù)雜指令集和精簡(jiǎn)指令集，它們主要應(yīng)用場(chǎng)合在哪里。復(fù)雜指令集采用龐大指令集，可以減少編程所需的代碼行數(shù)，減輕程序員的負(fù)擔(dān)；精簡(jiǎn)指令集包含了簡(jiǎn)單，基本指令，通過(guò)這些簡(jiǎn)單基本指令可以組合成復(fù)雜指令。復(fù)雜指令集 桌面電腦和服務(wù)器精簡(jiǎn)指令集 嵌入式微處器中占主要市場(chǎng)5. 簡(jiǎn)述什么是微處理器的普林斯頓結(jié)構(gòu)和哈佛結(jié)構(gòu)。普林斯頓結(jié)構(gòu)，也稱馮諾伊曼結(jié)構(gòu)，程序指令存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器為同一個(gè)，取指令和操作數(shù)為同一條總線，當(dāng)高速運(yùn)行時(shí)，無(wú)法同時(shí)取指令和操作數(shù)。哈佛結(jié)構(gòu)：程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi)，各自有自己的總線，可同時(shí)取指令和存取操作數(shù)。6. 簡(jiǎn)述ARM體系結(jié)構(gòu)的流水線技術(shù)。流水線技術(shù)是一個(gè)重復(fù)的時(shí)序過(guò)程為若干個(gè)子過(guò)程，而每個(gè)子過(guò)程都可有效地在其專用功能段上與其它子過(guò)程同時(shí)執(zhí)行。流水線技術(shù)通過(guò)多個(gè)功能部件并行工作來(lái)縮短程序執(zhí)行時(shí)間，提高處理器核的效率和吞吐率。7. 簡(jiǎn)述ARM處理器支持哪七種運(yùn)行模式，主要用于什么場(chǎng)合，其中哪些是異常模式。1、用戶模式（usr）：ARM處理器正常的程序執(zhí)行狀態(tài)2、快速中斷模式（fiq）：高速數(shù)據(jù)傳輸式通道處理3、外部中斷模式（irq）：通用中斷處理器4、管理模式（svc）：操作系統(tǒng)使用的保護(hù)模式5、系統(tǒng)模式（sys）：運(yùn)行具有特權(quán)的操作系統(tǒng)任務(wù)6、數(shù)據(jù)訪問(wèn)終止模式（abt）：用于虛擬存儲(chǔ)及存儲(chǔ)器操作7、未定義指令終止模式（und）：用于協(xié)處理器的軟件仿真 可以通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行模式切換，或者發(fā)生各類中斷、異常時(shí)CPU自動(dòng)進(jìn)入相應(yīng)的模式。 除用戶模式外，其余6種工作模式都屬于特權(quán)模式。 特權(quán)模式中除了系統(tǒng)模式以外的其余5種模式稱為異常模式。 大多數(shù)程序運(yùn)行于用戶模式。 進(jìn)入特權(quán)模式是為了處理中斷、異常、或者訪問(wèn)被保護(hù)的系統(tǒng)資源。8. 簡(jiǎn)述ARM內(nèi)部寄存器有幾個(gè)，分為哪些類型。共有37個(gè)32位寄存器，其中31個(gè)為通用寄存器，6個(gè)為狀態(tài)寄存器。9. 簡(jiǎn)述ARM的CPSR寄存器和SPSR寄存器的作用。cpsr : 當(dāng)前程序狀態(tài)的寄存器，任何模式都可訪問(wèn)。spsr:用于每一種模式下各自專用的物理狀態(tài)寄存器，當(dāng)異常發(fā)生時(shí)，spsr保存cpsr的當(dāng)前值。10. 簡(jiǎn)述ARM體系的異常類型有哪些。1.復(fù)位：處理器上一旦有復(fù)位信號(hào)輸入，ARM處理器立刻停止執(zhí)行當(dāng)前指令，復(fù)位后，ARM處理器在禁止中斷的管理模式下，從地址0X00000000開(kāi)始執(zhí)行程序。 2.未定義指令 ：有兩種情況：1當(dāng)ARM處理器執(zhí)行協(xié)處理器指令時(shí)，它必等待任一外部協(xié)處理應(yīng)答后，才能真正執(zhí)行這條指令。若協(xié)處理沒(méi)有響應(yīng)，會(huì)出現(xiàn)未定義指令異常。3.軟件中斷異常 ：軟件中斷異常指令SWI進(jìn)入管理模式，以請(qǐng)求特定的管理函數(shù)4.預(yù)取指中止異常 5.irq - 中斷引腳 6.FIQ11. 簡(jiǎn)述ARM體系的異常處理步驟。進(jìn)入異常：1.將下一條指令的地址保存在相應(yīng)的LR寄存器2.將cpsr復(fù)制到相應(yīng)的spsr中3.迫使cpsr模式往M4：0值設(shè)置成對(duì)應(yīng)的異常模式值4.迫使PC從相應(yīng)的異常向量取下一條指令在完成異常處理后，完成以下動(dòng)作：1. 將LR寄存器的值減去相應(yīng)的偏移量（偏移量根據(jù)異常的不同而不同），送到PC中2. 將SPSR復(fù)制回CPSR中3. 清除中斷禁止位標(biāo)志12.簡(jiǎn)述ARM體系支持哪兩類指令系統(tǒng)，Thumb指令系統(tǒng)有何優(yōu)點(diǎn)。Thumb 指令集優(yōu)點(diǎn)：指令代碼是16位，是ARM指令集的子集，因此可以實(shí)現(xiàn)更高的代碼密度，節(jié)約存儲(chǔ)空間，而在指令執(zhí)行階段，16位的指令被解壓成對(duì)等的32位指令，并沒(méi)有性能的損失。第二階段習(xí)題13.簡(jiǎn)述在嵌入式開(kāi)發(fā)中，什么是宿主機(jī)和目標(biāo)機(jī)，如何在宿主機(jī)建立目標(biāo)機(jī)程序的開(kāi)發(fā)環(huán)境。P55答：宿主機(jī)（host）：編輯和編譯程序的平臺(tái)，一般是基于X86的PC機(jī)，通常也稱為主機(jī)。通常我們?cè)赪indows平臺(tái)下使用各種編輯器編寫Linux代碼，然后在Linux平臺(tái)下進(jìn)行編譯。目標(biāo)機(jī)：用戶開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)，通常都是非X86平臺(tái)。Host編譯得到的可執(zhí)行代碼需要在target上運(yùn)行。對(duì)于我們來(lái)說(shuō)target就是ARM架構(gòu)的S3C2410開(kāi)發(fā)板。14.簡(jiǎn)述嵌入式開(kāi)發(fā)中，什么是交叉編譯，如何實(shí)現(xiàn)linux的交叉編譯。P55答：交叉編譯就是在一個(gè)平臺(tái)上生成另一個(gè)平臺(tái)上的可執(zhí)行代碼。15.簡(jiǎn)述一個(gè)基本的linux根文件系統(tǒng)中應(yīng)包括哪些文件，BusyBox在制作根文件系統(tǒng)時(shí)的作用。P142-143答：包括：1.鏈接庫(kù)；2.設(shè)備文件；3.系統(tǒng)應(yīng)用程序；4.系統(tǒng)初始化文件。作用：BusyBox是一個(gè)集成了一百多個(gè)最常用的linux命令和工具的軟件包。它包含了一些簡(jiǎn)單的Linux命令，還包含了一些更大、更復(fù)雜的Linux命令，它集成壓縮了Linux的許多工具和命令。16.簡(jiǎn)述linux內(nèi)核配置剪裁的命令采用make menuconfig時(shí)，內(nèi)核中kconfig文件、Makefile文件和配置結(jié)果文件.config的關(guān)系。配置目錄 答： xconfig Make menuconfig.config makefilemake 結(jié)果 17. 簡(jiǎn)述一個(gè)嵌入式獨(dú)立啟動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)包括建立哪些內(nèi)容。答：（從以下三點(diǎn)展開(kāi)）1.bootloader的作用P982. 內(nèi)核，剪裁3.根文件系統(tǒng)18. 簡(jiǎn)述嵌入式系統(tǒng)程序自啟動(dòng)的設(shè)置方法。P154答：只需要將我們的可執(zhí)行程序復(fù)制到相應(yīng)的位置（bin或者sbin目錄下），然后在etc/init.d/rcs后面加上帶絕對(duì)路徑的可執(zhí)行文件名即可。例如：我們編譯后的helloworld可執(zhí)行文件，我們將它復(fù)制到sbin下，然后在rcs中最后一行鍵入：sbin/helloworld，即可讓hellworld可執(zhí)行程序自動(dòng)執(zhí)行。19. 簡(jiǎn)述Makefile文件的規(guī)則包括哪些內(nèi)容。P87答：一個(gè)是說(shuō)明文件之間的依賴關(guān)系，另一個(gè)是告訴make工具如何生成目標(biāo)文件的命令。20. 設(shè)有一個(gè)工程包括以下的文件，以及編譯的依賴關(guān)系如下圖所示。試編寫一個(gè)最基本的Makefile文件，作用是實(shí)現(xiàn)文件的編譯及刪除。P87答：#Makefile exampleTest:main.o test1.o test2.ogcc-o test main.o test1.o test2.oMain1.o:main.c head1.h head2.hgcc-o main.cTest1.o:test1.c head2.hgcc-c test1.c Test2.o:test2.c head3.hgcc-c test2.cInstall:Cp test/home/tmpClean: Rm-f * .o21. 請(qǐng)說(shuō)明在字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)中file_operations結(jié)構(gòu)體的作用，如果某個(gè)字符設(shè)備要實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的讀函數(shù)test_read、寫函數(shù)test_write、打開(kāi)設(shè)備函數(shù)test_open和關(guān)閉設(shè)備函數(shù)test_release，請(qǐng)完善以下file_operations結(jié)構(gòu)初始化代碼：(書P172-174)Static const str