嵌入式系统重点整理汇编
嵌入式系统知识点总结

1.什么是嵌入式系统?嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,采用可裁剪软硬件,适用于对功能、功耗、体积、大小可靠性等有严格要求的专用计算机系统。
2.嵌入式计算机系统同通用型计算机系统的区别?1)嵌入式系统通常是面向特定应用,而通用pc机则需要支持大量的、需求多样的应用程序2)嵌入式系统的软硬件必修高效的设计,量体裁衣、去除冗余,而通用pc对软硬件要求没有嵌入式系统那么高。
3)嵌入式系统为了提高速度和可靠性,一般将软件固化在芯片或者单片机中,而通用pc一般将软件放入存储器中。
4)嵌入式系统不具备自主开发能力,通用pc拥有强大的开发能力。
5)嵌入式系统是面向特定应用的,它的升级换代也与具体产品同步的进行。
3.嵌入式系统组成?嵌入式处理器、嵌入式外围设备、嵌入式应用软件、嵌入式操作系统。
4.ARM是什么?Arm(advanced RISC Machine)的三层含义:1)一个公司名称。
2)一种技术名称3)是一种微处理器的通称。
5.嵌入式处理器有哪些?MIPS、Power PC、SH处理器、ARM6.ARM处理器的特点有哪些?1)体积小、低功耗、成本低、性能高2)大量使用寄存器3)支持Thumb (16位)和ARM(32位)双指令集4)指令长度是固定的5)寻址方式灵活简单7.嵌入式处理器选择时考虑的主要因素?1)处理性能(如时钟频率、寄存器大小等)2)技术指标(外围设备、支持芯片等)3)功耗(特别是手持设备等消费类电子产品)4)软件支持工具5)是否内置调试工具6)供应商是否提供评估板8.ARM-XScale-PXA270三者之间的区别于联系?ARM是一种微处理器的通称;XScale处理器是基于ARMv5TE体系结构的解决方案,是一款高性能、高性价比、低功耗的处理器;PXA270则是采用Xscale内核(微结构体系框架),集成了许多常用的外围接口,是一款高性能、低功耗、功能强大的嵌入式应用处理器产品。
嵌入式知识点总结

嵌入式知识点总结嵌入式系统是指以特定功能为目标,嵌入到更大的系统中运行的计算机系统。
它由硬件和软件组成,常用于各种领域的应用,如家电、通信设备、汽车电子等。
下面将对嵌入式系统的一些重要知识点进行总结。
一、嵌入式系统的定义和特点1. 定义:嵌入式系统是指嵌入到其他设备或系统中,实现特定功能的计算机系统。
2. 特点:a. 实时性要求高:嵌入式系统中的任务通常需要在严格的时间约束内完成。
b. 系统资源受限:嵌入式系统通常具有较小的存储容量和计算能力。
c. 硬件与软件紧密结合:嵌入式系统的硬件和软件是一体化设计,相互依赖。
d. 专用性强:嵌入式系统针对特定应用设计,功能和性能需要满足特定需求。
二、嵌入式系统的架构和组成1. 架构:嵌入式系统的架构可分为单处理器架构和多处理器架构。
2. 组成:a. 处理器:常见的处理器包括ARM、MIPS等。
处理器决定了系统的性能和能耗。
b. 存储器:包括内部存储器(ROM、RAM)和外部存储器(Flash、SD卡)。
c. 输入输出设备:如键盘、显示器、传感器等。
d. 总线:用于连接处理器、存储器和输入输出设备的数据传输通道。
e. 实时操作系统:提供任务调度和资源管理功能,保证系统具备实时性。
三、嵌入式系统开发流程1. 系统需求分析:明确系统的功能、性能和接口要求。
2. 系统设计:包括硬件设计和软件设计,确定系统各个模块的功能和接口。
3. 系统开发:根据设计进行硬件和软件的开发,包括原型制作和调试过程。
4. 系统测试和验证:对系统进行功能验证、性能测试和稳定性测试。
5. 系统维护:对系统进行维护和升级,保证系统的可靠性和稳定性。
四、关键技术和应用1. 嵌入式编程:使用特定的编程语言(如C/C++)进行系统软件的开发。
2. 实时操作系统(RTOS):提供任务调度和资源管理功能,保证系统具备实时性。
3. 通信技术:包括UART、SPI、I2C等用于设备间的数据交换与通信。
4. 传感器技术:用于采集环境数据,如温度、湿度、压力等。
嵌入式系统相关知识点总结

嵌入式系统相关知识点总结嵌入式系统(Embedded Systems)是一种专门设计和用途的计算机系统,用于控制设备和机器的各个方面,通常被嵌入到所控制的设备中。
嵌入式系统是一个开放的领域,涵盖了面向硬件和软件的多个方面。
在本文中,我将总结一些与嵌入式系统相关的重要知识点。
一、嵌入式系统的基础知识:1.什么是嵌入式系统:嵌入式系统是一种专门设计和用途的计算机系统,被嵌入到所控制的设备中。
2.嵌入式系统的特点:实时性、可靠性、功耗低、体积小、成本低、资源有限等。
3.嵌入式系统的分类:实时嵌入式系统、网络嵌入式系统、移动嵌入式系统、无线嵌入式系统等。
4.嵌入式系统的组成:硬件平台(处理器、内存、输入输出接口等)和软件平台(操作系统、驱动程序等)。
二、嵌入式系统的硬件知识:1. 存储器:RAM(随机访问存储器)、ROM(只读存储器)、Flash memory(闪存)等。
2.处理器:常见的处理器包括ARM、MIPS、x86等,需要根据应用需求选择适合的处理器。
3.输入输出接口:串口、并口、USB、以太网等用于与外设通信。
4.性能优化:资源有限的嵌入式系统需要优化性能和资源利用,例如使用中断处理、多任务处理等技术。
三、嵌入式系统的软件知识:1. 操作系统(OS):嵌入式系统通常使用实时操作系统(RTOS),如FreeRTOS、Linux、VxWorks等,用于管理任务、内存、进程和资源。
2.设备驱动程序:用于控制和管理硬件设备,例如串口驱动、触摸屏驱动等。
3.编程语言:C/C++是嵌入式系统开发中常用的编程语言,还有汇编语言适用于对性能要求较高的关键模块。
4.软件开发工具:编译器、调试器、仿真器等用于嵌入式软件的开发和调试。
四、嵌入式系统的开发流程:1.系统需求分析:明确系统的功能、性能、成本等需求,并进行需求分析和规划。
2.硬件设计与开发:选择合适的硬件平台,设计硬件电路,并进行原型制作和测试。
3.软件设计与开发:进行软件系统的设计和开发,包括操作系统选择、驱动程序编写、应用程序开发等。
嵌入式系统原理与设计重点总结

嵌入式系统原理与设计重点总结一、系统设计1.需求分析:明确系统功能需求,包括输入输出功能、实时性要求、可靠性要求等。
2.体系结构设计:根据需求分析,确定系统的硬件和软件的整体结构,包括主控制器的选择、外设模块的选择等。
3.接口设计:定义系统的各个模块之间的接口,包括硬件接口和软件接口。
4.硬件与软件协同设计:在系统设计过程中,硬件与软件的开发要密切协同,确保硬件设计与软件设计之间的一致性。
二、硬件设计1.主控制器选择:根据需求和成本等因素选择合适的主控制器,常用的主控制器有单片机、DSP芯片、FPGA等。
2.外设模块设计:根据需求选择合适的传感器、驱动芯片等外设模块,并进行电路设计、PCB设计等。
3.电源设计:根据系统需求设计合适的电源模块,包括电源管理电路、电池管理电路等。
4.射频设计:针对无线通信类嵌入式系统,需要进行射频电路设计、天线设计等。
5.硬件调试测试:在硬件设计完成后,进行硬件调试和测试,确保各个模块正常工作。
三、软件设计1.实时系统设计:对于要求实时性的嵌入式系统,需要设计合适的实时系统,包括任务调度算法、中断处理等。
2.驱动程序设计:对于各种外设模块,需要编写相应的驱动程序,实现对外设的控制和管理。
3.嵌入式操作系统选择与编程:根据系统需求选择合适的嵌入式操作系统,并进行系统编程,实现系统的功能。
4.软件优化:针对资源受限的嵌入式系统,需要进行软件优化,包括代码优化、内存优化等。
5.软件调试与测试:在软件设计完成后,进行软件调试和测试,确保系统功能正常。
总结:嵌入式系统原理与设计是一个复杂而独特的领域,需要对硬件和软件进行深入的理解和研究。
在系统设计中,需要明确需求并进行系统分析和结构设计;在硬件设计中,要选择合适的主控制器和外设模块,并进行电路设计和测试;在软件设计中,要设计实时系统、编写驱动程序、选择嵌入式操作系统,并进行软件优化和测试。
只有在这些方面做好工作,才能设计出高性能、高可靠性的嵌入式系统。
嵌入式重点总结

1.嵌入式的定义:以应用为中心,以计算机技术为基础,软、硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
2.嵌入式系统的特点:1.“专用”计算机系统2.运行环境差异很大3.比通用PC系统资源少4.功耗低、体积小、集成度高、成本低5.具有完整的系统测试和可靠性评估 6.具有较长的生命周期7.需要专用开发工具和方法进行设计8.包含专用调试电路9.多学科知识集成系统。
3.嵌入式系统开发的基本流程:1.系统定义与需求分析阶段2.方案设计阶段3.详细设计阶段 4.软硬件集成测试阶段5.系统功能性测试及可靠性测试阶段4.RTOS (Real Time Operating System 实时操作系统) SoC(System on Chip 系统芯片)SoPC(System on Programmable Chip可编程片上系统) I2S(Integrate Interface of Sound 音频接口) I2C(Inter—Integrate Circuit) UART(Universal Asynchronous Reviewer/Transmitter 通用异步收发器) SWI(SoftWare Interrupt 软中断) FIQ(Fast Interrupt Request 快速中断请求)5.对于使用操作系统的嵌入式系统来说,嵌入式系统软件结构一般包括四个层面:板级支持包层、实时操作系统层、应用程序结构层、应用程序层。
操作系统与硬件无关,不同的嵌入式操作系统其组成机构也不尽相同。
6.典型嵌入式操作系统介绍:嵌入式操作系统种类繁多,但大体可分为两种——商用型和免费型。
目前商用型的操作系统主要有VxWorks、WindowsCE、pSOS、Palm OS、OS—9、LynsOS、QNX和LYNX等。
目前免费型的操作系统主要有Linux和uC/OS-II。
uC/OS-II具有执行效率高、占用空间小、可移植性及扩展性强、实时性能优良、稳定性和可靠性好等特点。
嵌入式考点总结

嵌入式系统复习重点一、嵌入式系统概论(第一章)1、嵌入式系统的定义P2从技术的角度定义: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、功耗严格要求的专用计算机系统。
从系统的角度定义:嵌入式系统是设计完成复杂功能的硬件和软件,并使其紧密耦合在一起的计算机系统。
术语嵌入式反映了这些系统通常是更大系统中的一个完整的部分,称为嵌入的系统。
嵌入的系统中可以共存多个嵌入式系统。
(EG)可以将嵌入式系统定义成“嵌入到对象体系中的专用计算机应用系统”。
2、嵌入式系统三大基本要素P2嵌入性、专用性、内含计算机3、嵌入式系统的分类P5(中央处理器,或简称为处理器,英文缩写为CPU,功能:解译计算机指令以及处理计算机软件中的数据)嵌入式处理器可以分为以下几大类:▪嵌入式微处理器—EMPU;▪嵌入式微控制器—MCU;▪嵌入式DSP处理器—DSP;▪嵌入式片上系统—SOC;二、嵌入式系统硬件(第一章、第二章和第四章)1、嵌入式处理器P32、存储器片内和片外的读写操作P1033、AHB外设EMC:外部存储器控制P152VIC:向量中断控制器P1884、VPB外设P91定义、功能、寄存器设置三、嵌入式处理器1、处理器的分类◆嵌入式微处理器(Embedded Microprocessor Unit, EMPU)◆嵌入式微控制器(Microcontroller Unit, MCU)◆嵌入式DSP处理器(Embedded Digtal Signal Processor, EDSP)◆嵌入式片上系统(System On Chip)存储器1. 嵌入式微处理器从功能上来说可以分为哪两种?它们的含义分别是什么?2. 嵌入式微处理器按指令集不同可以分为哪两大类?两者的主要区别是什么?四、嵌入式处理器1、微处理器的体系架构◆算术格式◆功能单元◆3级流水线P20◆扩充的指令集2、以ARM7TDMI为例,说明ARM系列处理器的体系结构版本支持哪些功能?P19◆ARM7TDMI◆三级流水线包括哪三个步骤?P20ARM状态下:◆存储器访问的格式p48小端模式:LP系列ARM指定采用小端模式大端模式◆处理器的状态有哪两种?分别有什么特点?P24(ARM7TDMI处理器内核包含2套指令系统,分别为ARM指令集和Thumb指令集,并且各自对应1种处理器的状态:)▪ARM状态:32位,处理器执行字方式的ARM指令,处理器默认为此状态;▪Thumb状态:16位,处理器执行半字方式的Thumb指令。
嵌入式知识点、完整版

1.章导论1.1嵌入式系统概念、ARM的特点、嵌入式软件1.3.3支持的流水等级1.5 Cortex-M处理器的内核架构STM32F103系列工作频率、供电电压范围、所支持的外设USB、ADC、ADC、GPIO2. 章Cortex-M3处理器1、Cortex-M3处理器位数、组成、支持几级流水线技术及架构2、Cortex-M3内核组成、工作模式、堆栈3、NVIC的功能、中断优先级、分组、函数初始化、所支持的IRQ中断3.章STM32最小系统设计3.1 从Cortex-M3到STM32F1031、STM32F103可驱动系统时钟(SYSCLK)的时钟源2、最小系统的组成3.2存储器与总线架构AHB 、APB1、APB2所挂外设、DMA的作用3.3中断和事件1、系统时钟(SYSCLK)、NIVC配置的优先权等级位数5.章通用和复用功能I/O5.1 GPIO功能描述1、GPIO的配置寄存器、数据寄存器、置位/复位寄存器等的个数2、GPIO端口可配置的输入、输出模式、表5-23、I/O端口寄存器被访问的方式4、复用端口初始化步骤、使能其时钟的函数6.定时器6.1 定时器的4个功能模块:时钟产生模块、时基单元、输入检测、输出比较6.2 时钟产生模块1、功能2、时钟源:AHB、APB、CK_INT之间的关系6.3 时基单元1、功能2、有关的寄存器:PSC、CNT、ARR、RCR、SR3、影子寄存器4、定时器的3钟计数模式:向上、向下、中央对齐及其特点5、定时器的设置:已知定时器时钟,设置PSC和ARR实现定时6、定时器的编程:定时器的初始化、开定时器中断、编写中断处理函数等6.4 输入捕获1、功能或基本原理2、有关寄存器:CNT、CCRx3、输入捕获与输出比较共享CCRx,不能同时使用4、输入捕获中断5、输入捕获的初始化6、改变输入捕获边沿的极性6.5 输出比较1、功能2、有关的寄存器:CNT、CCRx3、掌握输出比较模式与极性,有效电平与输出电平4、输出比较的编程:初始化:GPIO、GPIO重映射、时基单元、输出比较PWM:周期、占空比、改变占空比7、USART7.1 串行通信与并行通信的特点7.2 USART、1-wire、IIC、IIS、SPI7.3 USART数据传输和帧1、以字节为传输单位,帧为字节批量传输单位2、帧的构成7.4 流控7.5 开始位7.6 停止位7.7 奇偶校验和CRC校验7.8 分数分频器的设置/波特率7.9 发送和接收状态变化1、TDR和TXE2、RDR和RXNE3、移位寄存器和TC4、发送和接受数据5、发送和接收的函数6、中断标志读取函数7.10 USART编程1、USART的初始化1.1 GPIO口的设置1.2 USART初始化配置:波特率、硬件流控、USART模式(发送/接收)、奇偶校验、停止位长度、数据位长度(字长)1.3开USART中断8 SPI8.1 SPI接口的特点:同步串行、高位在前发送、环形总线、8/16位的数据帧、单主多从8.2 SPI接口的构成1、SCLK/SCK、SS2、MOSI3、MISO8.3 SPI移位发送数据的特点8.4 SPI的时序1、CPOL:空闲时电平2、CPHA:采样时刻8.5 SPI主模式/从模式的区别1、主模式负责提供SCK时钟2、MISO和MOSI的发送和接收9、IIC9.1 IIC总线的特点1、功能:IC间2、多主多从3、双向2线制9.2 IIC的术语1、发送器2、接收器3、主机4、从机5、多株机6、仲裁7、同步8、地址9、SCL和SDA9.3 IIC总线的传输特性1、数据有效性2、起始条件、停止条件3、重复起始信号:什么是重复起始信号?什么时候产生?4、应答和非应答:什么是应答和非应答?由谁产生5、空闲电平9.4 IIC通信1、IIC传输格式:起始信号、从机地址、数据、停止信号2、寻址字节:地址和读写方向3、仲裁和同步9.5 IIC编程1、引脚配置2、起始信号、停止信号、应答和非应答3、数据位的发送11章模拟数字模块1、模数转换的步骤、模数转换器所具有的通道个数及可测得的外部信号源个数2、模数转换器的特性3、ADC校准的方式、DAC初始化所对应的寄存器4、使能ADC的时钟函数及配置其引脚的输入模式、初始化函数5、温度传感器所连接的通道。
嵌入式知识总结

嵌入式第一章嵌入式系统概述1.1 嵌入式系统1.嵌入式系统的概念嵌入机械或电气系统内部、具有专属功能的智能化计算机算机系统。
通常要求实时计算性能,具有一定的复杂性。
被嵌入的系统通常是包含硬件和机械部件的完整设备。
2.技术本质:内含计算机、嵌入到对象体系中、满足对象智能化控制要求1.2 嵌入式处理器.嵌入式处理器可以分为以下几大类:嵌入式微处理器EMPU、微控制器MCU、DSP处理器、片上系统SOC1.3 嵌入式操作系统1.三种操作系统:多道批处理操作系统、分时操作系统、实时操作系统2.基本概念(1)任务:也称为线程,是一个简单的程序,该程序可以认为CPU完全属于该程序本身。
实时应用程序的设计过程,包括如何把问题分割成多个任务,赋予一定的优先级,有它自己的一套CPU寄存器和自己的栈空间(2)内核:内核负责管理各个任务,为每个任务分配CPU时间,负责任务间的通信。
内核提供的基本服务是任务切换。
使用实时内核可以大大简化应用系统的设计,因为实时内核允许将应用分成若干个任务,由实时内核来管理它们。
内核需要消耗一定的系统资源,比如2%~5%的CPU运行时间、RAM和ROM等。
内核提供必不可少的系统服务,如信号量、消息队列、延时等(3)调度:是内核的主要职责之一。
决定该轮到哪个任务运行了。
多数实时内核是基于优先级调度法的。
每个任务根据其重要程度的不同被赋予一定的优先级。
基于优先级的调度法指CPU总是让处在就绪态的优先级最高的任务先运行。
(4)任务优先级:任务的优先级是表示任务被调度的优先程度。
每个任务都具有优先级。
任务越重要,赋予的优先级应越高,越容易被调度而进入运行态(5)中断:中断是一种硬件机制,用于通知CPU有个异步事件发生了。
中断一旦被识别,CPU保存部分(或全部)上下文即部分或全部寄存器的值,跳转到专门的子程序(中断服务子程序ISR)。
中断服务子程序做事件处理,处理完成后,程序回到:在前后台系统中,程序回到后台程序;对非占先式内核而言,程序回到被中断了的任务;对占先式内核而言,让进入就绪态的优先级最高的任务开始运行。
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1.嵌入式系统:定义:以应用为中心、以计算机技术为基础,软、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。
嵌入式系统是应用于特定环境下执行面对专业领域的应用系统,其特点为:系统内核小,可裁剪;专业性强;系统精简;通常要求有高实时性的操作系统;嵌入式系统开发需要专门的开发工具和环境;一旦进入市场,就具有较长的生命周期。
嵌入式系统的典型组成:按模块:中央处理器、外设、操作系统、应用按体系结构:硬件层、中间层、操作系统、功能层早期的嵌入式系统包含3个部分:硬件平台、嵌入式实时操作系统和应用程序;经过不断发展,在硬件平台和操作系统之间演化出了新的一层——硬件抽象层;硬件抽象层屏蔽了底层硬件的多样性,操作系统不再直接面对具体的硬件环境,而是由硬件抽象层代表的、逻辑上的硬件环境。
板级支持包是大多数商用嵌入式操作系统实现可移植性所采用的一种方案,是硬件抽象层的一种实现。
2.嵌入式系统软件体系结构:早期的嵌入式系统包含3个部分:硬件平台、嵌入式实时操作系统和应用程序;经过不断发展,在硬件平台和操作系统之间演化出了新的一层——硬件抽象层;硬件抽象层屏蔽了底层硬件的多样性,操作系统不再直接面对具体的硬件环境,而是由硬件抽象层代表的、逻辑上的硬件环境。
板级支持包是大多数商用嵌入式操作系统实现可移植性所采用的一种方案,是硬件抽象层的一种实现。
3.嵌入式系统的分类:按表现形式分(硬件范畴):芯片级嵌入(含程序或算法的处理器),模块级嵌入(系统中的某个核心模块),系统级嵌入。
按实时性要求分(软件范畴):非实时系统(PDA),软实时系统,硬实时系统。
嵌入式系统软件一般由嵌入式操作系统和应用软件组成;操作系统是连接计算机硬件与应用程序的系统程序,可分为:顺序执行系统(单任务系统,如DOS),分时操作系统:其特点包括多路性、交互性、“独占性”和及时性(UNIX),实时操作系统(RTOS):计算的正确性不仅取决于程序的逻辑正确性,更取决于结果产生的时间,根据对产生时间要求的严格程度又可分为:硬实时操作系统,软实时操作系统。
4.嵌入式操作系统有RTOS和DTOS之分,说明RTOS的实时性含义答:RTOS意指实时操作系统,RTOS的实时性并非是简单的要求嵌入式操作系统响应速度快,而是要求嵌入式操作系统对外部事件和软件任务请求的响应事件具有严格的确定性。
5.实时操作系统的特点:计算的正确性不仅取决于程序的逻辑正确性,更取决于结果产生的时间。
6.冯·诺伊曼与哈佛结构:冯·诺依曼结构:采用二进制代码表示数据和指令;采用存储程序工作方式,数据和程序都存储在存储器中;由存储器、运算器、控制器、I/O设备组成计算机硬件系统;总结:程序存储,程序执行。
哈佛结构:采用分别用于存储数据和程序的两个存储器,两条总线的系统结构;各个部件有专用的数据、地址与控制总线;CPU和外设DMA的操作引入了某种并行度;区别:地址空间和数据空间分开与否。
哈佛结构与冯·诺依曼结构的区别:使用两个独立的存储器模块,分别存储指令和数据,每个存储模块都不允许指令和数据并存,以便实现并行处理;使用独立的两条总线,分别作为CPU与每个存储器之间的专用通信路径,这两条总线之间毫无关联;冯·诺依曼体系结构的特点:数据与指令都存储在存储器中,被大多数计算机所采用,ARM7——冯·诺依曼体系。
哈佛体系结构的特点:程序存储器与数据存储器分开,指令和数据可有不同的数据宽度,提供了较大的数据存储器带宽,适合于数字信号处理,大多数DSP都是哈佛结构,ARM9是哈佛结构。
7.中断的重要性:响应突发事件(异步事件)。
对计算机发展的影响:使得计算机能解决客观世界的突发事情,如实时系统。
使轮询系统到事件驱动系统成为可能。
8.编址方式:独立编址(I/O具有与内存不同的地址空间),统一编址(I/O与内存在同一地址空间)9.指令:面向程序员(软件)。
微指令:复杂指令由微指令有序序列实现(在CPU中实现)。
区别:每条微指令所代表的都是很简单的基本操作;所有微指令的格式都很规则、简单、易于解码;取微指令的速度很快;微指令的执行速度很快。
10.机器码是是计算机能理解和执行的唯一语言.机器码的有序集合对应于高级语言的语句.机器码是指令的二进制表示形式.11.CISC:复杂指令集(Complex Instruction Set Computer):具有大量的指令和寻址方式;大多数程序只使用少量的指令就能够运行。
CISC的缺点:20%与80%的问题(20%的简单指令利用率达到80%,80%的复杂指令的使用概率只有20%)指令复杂度对处理器VLSI实现性能的影响(CISC中指令长度不统一,高性能的VLSI实现难度大)软硬件的协同设计问题(CISC多采用微指令技术,增强指令系统的功能,简化了目标软件的设计,但增加了硬件(微程序)复杂度,程序执行时间不一定短)。
RISC:精简指令集(Reduced Instruction Set Computer) :只包含最有用的指令,确保数据通道快速执行每一条指令,使CPU硬件结构设计变得更为简单。
RISC的特点:硬连线的指令译码逻辑(RISC指令格式和长度固定,指令类型少,功能简单,寻址方式少,译码控制器可采用规则的硬布线逻辑(组合逻辑型),CISC大多使用微码ROM进行指令译码(存储逻辑型));减少指令和寻址方式的种类;大多数指令单周期执行;分开的Load/Store结构的存取指令;固定指令格式。
RISC的优势:处理器管芯面积小,开发时间少,开发成本低,容易实现高性能。
RISC的缺点:与CISC比代码密度低,不能执行X86代码,给优化编译程序带来了困难。
12.ARM嵌入式处理器的指令系统采用RISC体系,RISC有何主要特点:答:1.采用固定长度的指令格式,指令规整,简单; 2.使用单周期指令; 3.大量使用寄存器。
13.ARM的特点:小体积、低功耗、低成本、高性能,Load/Store体系结构,16位/32位双指令集,3地址指令格式,全球众多的合作伙伴(自己只设计高性能的IP核,授权给别人生产)14.体系结构的演变:T变种:16位压缩指令集;M变种:增强型乘法器,产生全64位结果:(32X32⇒64or32X32+64 ⇒64);E变种:增强型DSP指令集,包括全部算法操作和16位乘法操作;J变种:支持新的JAVA,提供字节代码执行的硬件和优化软件加速功能;SIMD变种:媒体功能扩展;D变种:支持片上Debug;I变种:EmbededICE硬件,以支持片上断点和观察点;S:表示可综合的“软”IP核15.在ARM嵌入式处理器系列中有ARM7TDMIMI,ARM9TDMI的CPU核,解释其中“TDMI”的含义。
答:T:支持16位的Thumb指令集; D:支持片上Debug; M:片内嵌有硬件乘法器; I:嵌入式在线仿真ICE。
16.ARM微处理器的两种工作状态:第一种为ARM状态:此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令;第二种为Thumb状态:此时处理器执行16位的、半字对齐的 Thumb 指令;在程序的执行过中,可随时在两种工作状态之间切换17.ARM七种工作模式:用户模式(usr):ARM处理器正常的程序执行状态;快速中断模式(fiq):用于高速数据传输或通道处理;外部中断模式(irq):用于通用的中断处理;管理模式(svc):操作系统使用的保护模式;指令终止模式(abt):当指令预取终止时进入该模式;数据访问终止模式(abt):当数据访问终止时进入该模式,可用于虚拟存储及存储保护;系统模式(sys):运行具有特权的操作系统任务;注:除了用户模式外,其它模式都是特权模式。
18.ARM异常类型:当正常的程序执行流程发生暂时的停止时,称之为异常。
复位:当处理器的复位电平有效时,产生复位异常,程序跳转到复位异常处理程序处执行;未定义指令:当ARM处理器或协处理器遇到不能处理的指令时,产生未定义指令异常。
可使用该异常机制进行软件仿真;软件中断:该异常由执行SWI 指令产生,可用于用户模式下的程序调用特权操作指令。
可使用该异常机制实现系统功能调用;指令预取中止:若处理器预取指令的地址不存在,或该地址不允许当前指令访问,存储器会向处理器发出中止信号,但当预取的指令被执行时,才会产生指令预取中止异常;数据中止:若处理器数据访问指令的地址不存在,或该地址不允许当前指令访问时,产生数据中止异常;IRQ(外部中断请求):当处理器的外部中断请求引脚有效,且CPSR中的I位为0时,产生IRQ异常。
系统的外设可通过该异常请求中断服务;FIQ(快速中断请求):当处理器的快速中断请求引脚有效,且CPSR中的F位为0时,产生FIQ异常.异常向量表:(地址,异常,进入模式):(0x0000,0000, 复位,管理模式)(0x0000,0004,未定义指令,未定义模式)(0x0000,0008,软件中断,管理模式)(0x0000,000C,中止(预取指令),中止模式)(0x0000,0010,中止(数据),中止模式)(0x0000,0014,保留,保留)(0x0000,0018,IRQ)(0x0000,001C,FIQ,FIQ)异常优先级:1(最高):复位;2:数据中止;3:FIQ;4:IRQ;5:预取指令中止;6(最低):未定义指令,SWI。
19.ARM嵌入式处理器支持7种一场,对于复位(Reset)异常,ARM嵌入式处理器是如何处理的,复位异常向量地址是什么?答:复位异常通常是由系统加电或硬件强制使处理器的复位引脚出现负跳变而产生的,当处理器复位引脚出现负跳变时,当前程序运行程序跳转到复位处理程序处执行,并将复位向量地址是0x0000 0000开始的连续4个字节。
20.ARM微处理器共有37个32bit寄存器,其中R13(SP),LR(R14),R15(PC),R16(CPSR)的有何用途,SPSR有何用途?答:R13是一个32位的通用寄存器,通常用作堆栈指针寄存器; R14是一个32位的通用寄存器,亦称连接寄存器,用于保存子程序的返回地址; R15程序计数器,控制程序的执行顺序; CPSR:是当前程序状态寄存器,用于保存条件码标志,中断标志和运行模式控制位; SPSR:是CPSR的备份寄存器,用于保存CPSR的值。
21. LDR R0, [R1]; 压栈指令:[R1]→R0; STR R0, [R1]; 出栈指令:R0→[R1];LDR R0, [R1, #4]; 前变址寻址:[R1+4]→R0,不影响R1的值LDR R0, [R1,#4]!; 自动变址模式:[R1+4]→R0, R1+4LDR R0, [R1],#4; 后变址模式:[R1]→R0,然后R1+4ARM存储器访问指令:单寄存器存取指令(LDR,STR)(字32位,半字16位,字节8位),多寄存器存取指令(LDM,STM)。