嵌入式考试复习资料.pdf

嵌入式系统是计算机科学中的一个重要领域，它以应用为中心，以计算机技术为基础，强调软件硬件的可裁剪性，以满足特定功能、可靠性、成本、体积和功耗等严格要求。嵌入式系统不同于个人计算机（PC）和单片机，它们通常是为特定任务设计的专用系统，资源相对有限，且软件故障可能导致更严重的后果。嵌入式系统通常采用实时操作系统，以满足对响应时间和任务调度的严格需求。 实时系统分为软实时和硬实时。软实时系统追求任务执行的速度，但并不严格规定任务完成的时间限制。而硬实时系统则要求任务不仅准确无误，还必须准时执行，其响应时间通常在毫秒或微秒级别。 板级支持包（BSP）是嵌入式系统中的关键组件，它位于底层硬件和操作系统之间，负责初始化硬件和软件，并为操作系统提供操作硬件的接口。BSP具有硬件和操作系统相关的特性，这意味着它必须针对特定的硬件和操作系统进行定制。 System on Chip（SoC）是将整个系统集成在单一芯片上的设计，它实现了软硬件的无缝结合，可以直接在处理器内部嵌入操作系统代码，大大提高了集成度和效率。 冯·诺依曼体系结构和哈佛体系结构是两种常见的处理器架构。冯·诺依曼架构中，数据和指令共享存储空间和总线，可能导致数据传输的瓶颈，例如在ARM7处理器中。相比之下，哈佛架构将程序和数据存储在不同的空间，拥有独立的总线，如ARM9，这提高了数据吞吐率，允许指令和数据的并行处理，提高了运算速度。 CISC（复杂指令集计算机）和RISC（精简指令集计算机）是两种指令集设计策略。CISC有丰富的指令集和寻址方式，但可能导致执行时间长，如在某些指令执行时。RISC则简化指令集，优化执行效率，通常指令数量少，编码长度固定，易于流水线操作，适用于高性能和低功耗的设计。 流水线技术是CPU设计中的核心概念，通过将指令分解为多个阶段并在不同的硬件站上并行处理，提高了指令执行的效率。高速缓存（Cache）是为了减少主存访问延迟而引入的，它存储最近频繁使用的数据，以便快速访问，提升系统性能。 嵌入式系统设计涵盖了硬件选择、操作系统定制、实时性管理、处理器架构理解以及优化技术等多个方面，是现代科技和工业领域中不可或缺的技术。理解和掌握这些知识点对于准备嵌入式考试至关重要。