嵌入式系统是一种专门设计用于特定用途的计算机系统,它以应用为中心,计算机技术为基础,其软件和硬件可以根据实际需求进行裁剪,以满足在功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面的严格要求。嵌入式系统广泛应用于各种设备中,如手机、路由器、MP3播放器和GPS接收机等,而“天河一号”计算机系统则属于高性能计算而非嵌入式领域。 软硬件协同设计是嵌入式系统设计中的一个重要方法,与传统设计不同之处在于它强调软硬件的统一描述,以实现更高效的设计和优化。这种方法可以提高系统的整体性能,降低功耗,并简化调试过程。 哈佛结构是一种处理器架构,其中程序存储空间和数据存储空间是分离的,这种设计允许同时访问代码和数据,提高了执行效率。ARM处理器,如ARM7TDMI,具有多种工作模式,包括用户模式、管理模式、软中断模式和快速中断模式(FIQ),但用户模式不属于特殊模式。ARM处理器可以工作在ARM状态或Thumb状态,后者是为了提供更高的代码密度和效率。 在ARM指令集里,LDMIA指令是一种多寄存器寻址方式,用于同时加载多个寄存器的值。JTAG接口用于调试和测试,其状态机由TMS信号控制。在嵌入式开发中,使用Host-Target联合开发时,宿主机、目标机和交叉编译器是必需的,但并不一定需要特定的操作系统,如银河麒麟。 微控制器,如MCU,通常最适合工业控制应用,因为它们集成了CPU、内存和外设接口,适合紧凑和资源有限的环境。在ARM处理器中,子程序调用可以通过遵循特定规则在ARM和Thumb状态下互相调用。异常处理是处理器管理错误和异常事件的方式,如除数为零、外部中断等,但并非所有异常都需要返回。 程序状态寄存器CPSR包含多个控制标志位,如I(中断禁止)、F(浮点运算标志)、Q(溢出标志)等,但不包括T1。nMREQ信号在低电平时请求访问存储器,中断是嵌入式系统中最常用的数据传输方式,因为它允许处理器在处理其他任务时响应外部事件。某些指令如SUBS、CMP和TST会自动更新CPSR,但BIC(清除位)则不会。为了解决嵌入式应用的多样性和代码体积问题,嵌入式操作系统通常是可定制的,可以根据具体需求裁剪功能。 在填空部分,IP核可以分为硬核、软核和固核,分别对应不同的集成度和灵活性。嵌入式操作系统通过可定制化来适应多样化应用需求,而不是通过增加存储容量或使用多处理器。此外,使用压缩软件压缩操作系统并不是解决体积问题的常见手段。
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