嵌入式系統(tǒng)工程師考試筆記

嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師考試筆記之嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識歐浩源（ohy3686@qq）20230818一、引言自《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師考試復(fù)習筆記之存儲管理篇》在嵌入式在線的博客出現(xiàn)后，意外的得到很多朋友的關(guān)注和評論，收到不少朋友的郵件，問一些有關(guān)考試的問題，希望得到我的復(fù)習筆記的其他部分。我非常感謝他們，他們的熱切關(guān)注，使我有了繼續(xù)往下寫的無限動力，使我萌生了將我以前的復(fù)習筆記、考試經(jīng)驗結(jié)合大綱教程并重新按《教程》的章節(jié)順序整理一份適合考生復(fù)習的筆記手冊，筆記后面再分析歷年的真題，按章節(jié)考點找出相關(guān)的考題進行分析，希望能和有興趣的人們一起討論討論。嵌入式系統(tǒng)設(shè)計師的一天考試分為上午和下午部分，兩部分的考試方式、試題難度、考點分布和復(fù)習方法都是不同的。這次我們討論的是嵌入式系統(tǒng)基礎(chǔ)知識，我本人覺得，這部分出下午大題的可能性不大，主要是分布在上午的75道選擇題之中。從歷年的真題和考試大綱來看，上午的選擇題主要考查一些基本概念，重要原理的理解，一些關(guān)鍵技術(shù)和一些重要的原理引申出來的簡單計算。根據(jù)這些考試特點，復(fù)習的時候可以采用適當?shù)牟呗?，當然每個人的方法都是不一樣的，適合自己的辦法才是最好的辦法。方法大家可以自己慢慢去體會，我的也不多說了，通過筆記和真題分析就可以體現(xiàn)處理。對于很多關(guān)鍵的知識點和基本概念，除了記住之外還要徹底理解，否則出題的時候會進行一些變換，或者引申一些計算，那么就算你知道考那個考點，可能你也做不好。在復(fù)習的過程中，你要記住：你不是要考一個很高的分數(shù)，而是要考一個通過的分數(shù)，在復(fù)習過程中可以放棄一些內(nèi)容，只要保證在大部分基本概念，關(guān)鍵技術(shù)，重要原理和歷年考點上都把握住，能夠拿到需要的分數(shù)就可以了。二、復(fù)習筆記1、嵌入式系統(tǒng)的定義（1）定義：以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁剪，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。（2）嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的4個階段：無操作系統(tǒng)階段、簡單操作系統(tǒng)階段、實時操作系統(tǒng)階段、面向Internet階段。（3）知識產(chǎn)權(quán)核（IP核）：具有知識產(chǎn)權(quán)的、功能具體、接口規(guī)范、可在多個集成電路設(shè)計中重復(fù)使用的功能模塊，是實現(xiàn)系統(tǒng)芯片（SOC）的基本構(gòu)件。（4）IP核模塊有行為、結(jié)構(gòu)和物理3級不同程度的設(shè)計，對應(yīng)描述功能行為的不同可以分為三類：軟核、固核、硬核。2、嵌入式系統(tǒng)的組成：硬件層、中間層、系統(tǒng)軟件層和應(yīng)用軟件層（1）硬件層：嵌入式微處理器、存儲器、通用設(shè)備接口和I/O接口。月嵌入恭式核音心模爭塊壽＝微諷處理滋器＋邊電源延電路銅＋時逆鐘電遙路＋委存儲誰器穴Ca輪ch賞e裝：啄位于模主存濤和嵌舒入式昨微處氧理器將內(nèi)核賤之間掃，存捕放的每是最善近一炸段時午間微攏處理獵器使晶用最仍多的笨程序朋代碼攝和數(shù)圍據(jù)。碑它的景主要教目標過是減紛小存悲儲器充給微境處理居器內(nèi)室核造恐成的窩存儲邊器訪陽問瓶吉頸，梨使處迷理速叛度更肢快。但（慎2鞭）中遺間層亭（也懷稱為雅硬件聚抽象罪層勁HA殃L狡或者顫板級慘支持耀包漆BS釣P顧）：木它將恒系統(tǒng)橫上層吊軟件槐和底浴層硬輔件分飲離開檢來，硬使系塌統(tǒng)上悶層軟滲件開紋發(fā)人占員無罪需關(guān)狐系底遭層硬咳件的鵝具體魔情況異，根茄據(jù)浮BS迫P音層提幻供的叛接口拆開發(fā)膨即可遺。悄BS泊P腔有兩分個特忘點：及硬件吧相關(guān)擊性和介操作餃系統(tǒng)胳相關(guān)內(nèi)性。珠設(shè)計籌一個效完整裳的神BS拴P爐需要傘完成最兩部睜分工克作：催A、靠嵌入容式系滾統(tǒng)的隱硬件泄初始嚼化和漏BS炎P撓功能屢。啊片級諒初始未化回：純倡硬件澡的初墊始化味過程奴，把刑嵌入爆式微運處理煙器從燒上電丑的默探認狀撤態(tài)逐戰(zhàn)步設(shè)鞠置成培系統(tǒng)局所要退求的獨工作縫狀態(tài)蔽。粉板級沃初始虧化豬：包謀含軟紫硬件逼兩部蛾分在熔內(nèi)的創(chuàng)初始歉化過蓬程，尖為隨搬后的害系統(tǒng)舅初始裂化和雨應(yīng)用戚程序淘建立蜻硬件溝和軟跪件的義運行紋環(huán)境宵。驢系統(tǒng)斑級初寬始化原：以薯軟件側(cè)為主離的初撕始化窩過程裙，進綠行操坐作系衡統(tǒng)的折初始神化。拒B、私設(shè)計柿硬件議相關(guān)該的設(shè)勁備驅(qū)橫動。侵（墻3焦）系僅統(tǒng)軟五件層平：由售RT總OS貨、文站件系翅統(tǒng)、廣GU真I障、網(wǎng)稀絡(luò)系錦統(tǒng)及江通用批組件甚模塊從組成格。狼莖脅R就TO觸S納是嵌拼入式窗應(yīng)用冒軟件召的基狀礎(chǔ)和耽開發(fā)艘平臺賤。勞（棵4服）應(yīng)飛用軟工件：囑由基紫于實癢時系百統(tǒng)開墨發(fā)的漲應(yīng)用晝程序傍組成敲。涼3打、實京時系村統(tǒng)營（堤1散）定墓義：肢能在昨指定利或確確定的煎時間仇內(nèi)完帳成系繩統(tǒng)功扛能和猶對外欄部或慰內(nèi)部泊、同右步或歉異步輸時間甲做出鳥響應(yīng)患的系妻統(tǒng)。棋（球2酷）區(qū)籃別：撓通用催系統(tǒng)妻一般款追求步的是愧系統(tǒng)瘋的卵平均仿響應(yīng)費時間株和用秩戶的增使用瑞方便濁；而徒實時仇系統(tǒng)污主要蠻考慮暮的是扯在最秤壞情黃況下鴿的系何統(tǒng)行挽為小。漆（嶺3衫）特撫點：換時間災(zāi)約束明性、圍可預(yù)昂測性袋、可轉(zhuǎn)靠性桑、與良外部平環(huán)境法的交察互性載。認（諒4盾）閣硬實魄時（姻強實諸時）襖：指華應(yīng)用區(qū)的時鋪間需湖求應(yīng)豆能夠熄得到浮完全散滿足芒，否掉則就盼造成炎重大吃安全躁事故醫(yī)，甚創(chuàng)至造喉成重欣大的種生命析財產(chǎn)會損失各和生復(fù)態(tài)破秩壞，驅(qū)如：喉航天獻、軍勁事。意（麗5將）膀軟實腸時（慢弱實匪時）祥：指床某些革應(yīng)用滴雖然劇提出臭了時夕間的殃要求銳，但星實時蠶任務(wù)鍛偶爾消違反任這種麗需求鹿對系望統(tǒng)運朵行及嚇環(huán)境呼不會乞造成池嚴重蔑影響慰，如并：監(jiān)蹤控系障統(tǒng)、杜實時掙信息踢采集啞系統(tǒng)跪。蠢（駁6壓）任衛(wèi)務(wù)的賣約束沃包括諷：時傲間約秒束、閘資源喉約束馬、執(zhí)倚行順榨序約役束和宿性能桶約束輸。汪4判、實投時系凝統(tǒng)的因調(diào)度抖（違1拼）調(diào)安度：怠給定遲一組雜實時瞎任務(wù)完和系刺統(tǒng)資侮源，護確定呈每個盟任務(wù)該何時城何地疫執(zhí)行座的整疤個過園程。羞（伴2托）搶寫占式書調(diào)度凡：通濁常是蹤優(yōu)先撓級驅(qū)個動的鎮(zhèn)調(diào)度予，如勾uC撕OS營。優(yōu)烈點是嗚實時送性好命、反恭應(yīng)快外，調(diào)這度算漁法相勝對簡沸單，?？梢阅锉ＷC私高優(yōu)牧先級饅任務(wù)黎的時銳間約費束；抱缺點鞭是上秀下文老切換齊多。制（闖3諸）非酬搶占伙式調(diào)故度：初通常哀是按轟時間庫片分茶配的率調(diào)度慢，不租允許喜任務(wù)著在執(zhí)濱行期衰間被嘩中斷肺，任陳務(wù)一閥旦占諸用處鴿理器泳就必看須執(zhí)槽行完登畢或拜自愿狂放棄兇，如絞Wi煉nC魄E檢。優(yōu)就點是碗上下他文切狀換少嬌；缺請點是冠處理瞇器有袖效資呈源利擺用率縱低，摔可調(diào)敵度性愈不好導(dǎo)。敞（場4傳）靜罵態(tài)表以驅(qū)動扁策略幸：系倆統(tǒng)在院運行融前根鍬據(jù)各趁任務(wù)民的時雄間約穗束及由關(guān)聯(lián)尺關(guān)系劉，采字用某站種搜布索策畝略生連成一妄張運士行時亭刻表挑，指懲明各箭任務(wù)綿的起育始運蜘行時黨刻及雪運行逐時間劉。賤（娘5帝）優(yōu)所先級飛驅(qū)動言策略似：按狀照任竭務(wù)優(yōu)啟先級動的高遞低確巾定任沉務(wù)的雕執(zhí)行見順序辜。姿（棟6源）實秋時任耍務(wù)分運類：限周期蠢任務(wù)道、偶翅發(fā)任帽務(wù)、安非周間期任場務(wù)。生（洞7華）實至時系屠統(tǒng)的界通用享結(jié)構(gòu)航模型米：遇數(shù)據(jù)楚采集凝任務(wù)紀實現(xiàn)軍傳感糟器數(shù)旗據(jù)的愚采集味，都數(shù)據(jù)輸處理鑄任務(wù)臺處理洽采集梯的數(shù)隱據(jù)、拜并將壯加工段后的碌數(shù)據(jù)終送到丹執(zhí)行微機構(gòu)技管理罷任務(wù)窮控制峽機構(gòu)邊執(zhí)行藝。忍5頂、嵌騙入式軋微處致理器厚體系榜結(jié)構(gòu)舒（振1杠）馮亮諾依霜曼結(jié)牛構(gòu)：避程序贏和數(shù)破據(jù)較共用購一個熔存儲灣空間托，程厭序指著令存樓儲地葛址和排數(shù)據(jù)秩存儲無地址冷指向衡同一河個存傻儲器歷的不工同物活理位傾置，麻采用戚單一主的地時址及吵數(shù)據(jù)財總線不，程杜序和刻數(shù)據(jù)立的寬竿度相劉同。則例如向：鍵80友86基、軟AR娛M7貓、步MI刺PS性…餃（革2精）哈糾佛結(jié)利構(gòu)：玉程序趴和數(shù)活據(jù)是詳兩個柳相互沿獨立多的存季儲器幣，每德個存費儲器脆獨立此編址汁、獨鹿立訪附問，怖是一西種將韻程序秒存儲染和數(shù)拘據(jù)存等儲分泰開的樸存儲愁器結(jié)謹構(gòu)。射例如喝：拖AV弱R異、健AR鈴M9移、巡AR目M1蚊0…乘（豎3揉）宇CI萌SC娛與率RI澡SC窄的特把點比視較（蓄參照晚教程萌22清頁）奪。伯計算析機執(zhí)巨行程距序所降需要便的時揮間線P況可以躍用下瓶面公翻式計輕算：翻P=兆I滿×捷CP囑I僑×應(yīng)T繭小婚I材：高趨級語痕言程春序編肥譯后所在機蓋器上壓運行超的指紹令數(shù)怖。鄭像股CP年I這：為那執(zhí)行評每條眼指令麗所需斷要的完平均擴周期確數(shù)。切階胃T圓：每快個機乞器周籠期的嶺時間雀。掠（磨4魂）流淹水線筆的思先想：孝在戚CP厚U窄中把寨一條課指令嗚的串怎行執(zhí)短行過苦程變免為若昨干指悄令的繩子過丸程在幣CP慈U遵中重急疊執(zhí)把行。炸（朱5譜）流婚水線飛的指左標：昌吞吐酷率矛：單博位時缺間里嗓流水凝線處董理機塵流出頌的結(jié)扔果數(shù)公。如加果流技水線原的子壘過程臺所用桑時間健不一駛樣長忘，則宰吞吐枕率應(yīng)擱為最惹長子源過程逮的倒針數(shù)。卵建立驚時間及：流玩水線菌開始劈工作墨到達冒最大腫吞吐窮率的愛時間漂。若灑m逼個子宗過程蜓所用抵時間會一樣腥，均些為庸t嬌，則蜓建立幼時間洗T漠＝渠mt慢。賣（努6該）信浪息存千儲的憂字節(jié)路順序濫乒續(xù)A畏、存見儲器隨單位魔：字光節(jié)（盤8掘位）辛勿寫B(tài)拋、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