嵌入式系统原理与设计试卷及答案.doc

嵌入式系统原理与设计是计算机科学中的一个重要领域，主要关注在特定应用中集成计算功能的硬件和软件系统的开发。这门课程的试卷涉及了多个关键知识点，包括嵌入式系统的基本概念、ARM架构的特性和工作模式、RISC（精简指令集计算机）指令系统的特点、以及嵌入式系统调试和中断处理等方面。 1. **RISC架构的ARM微处理器特点**： - 体积小、低功耗：ARM处理器设计紧凑，适合于便携式和低功耗应用。 - 大量使用寄存器：RISC设计强调减少内存访问，提高执行效率，因此使用大量寄存器来存储中间结果。 - 指令格式统一，灵活高效：RISC指令集简洁，指令长度固定，有利于简化处理器设计和提高执行速度。 - 寻址方式简单：RISC通常拥有较少的寻址方式，以简化硬件实现和提高执行效率。 2. **ARM处理器的工作状态**： - ARM处理器有多种运行模式，如用户模式（User）、系统模式（System）、快速中断模式（FIQ）、中断模式（IRQ）、未定义模式（Undefined）、数据终止模式（Abort）等，但没有提到的“休眠状态”不是其中之一。 3. **32位微处理器的含义**： - 32位微处理器指的是CPU一次可以处理32位数据，这里的“32位”通常指的是CPU的字长，即数据总线宽度为32位。 4. **寻址方式**： - `ADD R0, R1, [R2]`指令是基于寄存器间接寻址的，其中[R2]指向内存中的地址，该地址包含要加到R1的数值。 5. **数据字长度与性能**： - 数据字越长，一般意味着可以处理更大范围的数值，但并不直接决定时钟频率或运算速度，而是影响精度和存储器寻址能力。 6. **RISC指令系统特点**： - RISC指令系统特点是使用大量寄存器、固定长度指令格式、单周期指令执行，但寻址方式少不是RISC的特征，因为RISC也可能有多种寻址方式，只是数量相对CISC（复杂指令集计算机）较少。 7. **嵌入式系统的定义**： - 英国电机工程师学会定义的嵌入式系统通常具有微电脑和外围设备的核心，执行特定功能，并可能有严格的时序和稳定性要求。 8. **ARM处理器异常模式**： - 用户模式（User）不属于异常工作模式，它是正常运行程序的模式。 9. **嵌入式系统调试方式**： - 模拟器方式是一种不占用目标系统资源的调试方法，它在主机上模拟目标系统的环境进行调试。 10. **ARM处理器模式与寄存器**： - 在中断模式（IRQ）下，有自己的R8-R14寄存器副本，用于保存中断处理前的状态。 11. **中断处理程序进入C代码后的模式**： - 在ARM Linux系统中，中断处理程序通常会进入超级用户（SVC）模式，以便执行特权操作。 12. **从用户模式切换到超级用户模式**： - 要从用户模式切换到超级用户模式，通常需要使用软件中断指令（SWI）或者通过修改程序状态备份寄存器（SPSR）和CPU状态寄存器（CPSR）。 13. **处理外设中断的异常模式**： - 在ARM Linux中，中断请求（IRQ）模式用于处理外设中断。 14. **ARM过程调用标准（APCS）**： - 栈指针通常使用R13存放器。 15. **LDR指令的执行**： - 执行`LDR R0, [R1, #8]!`后，R0的值将为内存地址2008H处的值，即0x97，同时R1的值会更新为2008H。 以上内容涵盖了嵌入式系统设计的一些基础理论，包括ARM处理器的特性、工作模式、指令系统、调试技术以及操作系统层面的中断处理等。这些知识对于理解和设计嵌入式系统至关重要。