2018年西电嵌入式选修大作业答案

根据给定文件的信息，我们可以总结出以下详细的IT知识点： ### 1. ARM体系结构与编程规范 - **ATPCS（ARM/Thumb Procedure Call Standard）**：ATPCS是一种用于ARM和Thumb程序之间的子程序调用规范，它定义了如何在ARM和Thumb状态之间正确地进行子程序调用。虽然ATPCS提供了一套推荐的做法，但并不是强制性的。 - **ARM与Thumb状态**：ARM处理器支持两种执行状态：ARM状态和Thumb状态。在ARM状态下，处理器执行32位的指令集；而在Thumb状态下，处理器执行16位的指令集。 - **中断优先级**：快速中断（FIQ）的优先级高于外部中断（IRQ），这意味着当系统正在处理IRQ时，如果发生FIQ，则处理器会暂停IRQ的处理，转而去处理FIQ。 - **存储器组织**：ROM（Read-Only Memory）是一种非易失性存储器，即即使在断电后，存储在ROM中的数据也不会丢失。 - **内建测试系统(BIST)**：BIST是SoC（System on Chip）中用于测试和诊断的一个关键组成部分，JTAG（Joint Test Action Group）测试接口是一种广泛应用于IC芯片测试的标准方法。 - **ARM体系结构**：ARM处理器采用RISC（Reduced Instruction Set Computer）体系结构，而不是CISC（Complex Instruction Set Computer）。这意味着ARM指令集更加精简，每条指令执行的操作更少。 ### 2. 嵌入式操作系统 - **Linux内核**：Linux内核具有稳定性高、功能强大等特点，并且可以根据不同的应用场景进行裁剪，这使得Linux非常适合用于嵌入式系统。 - **中断处理**：在Linux内核中，中断服务程序运行在一个与所有进程都无关的上下文中，这样可以确保中断处理的高效性和及时性。 - **POSIX标准**：Linux遵循POSIX标准，这意味着大多数为UNIX系统编写的应用程序可以在Linux上编译和运行，无需进行修改。 - **写时拷贝技术(COW)**：Linux使用写时拷贝技术来提高fork()操作的效率，允许父子进程共享相同的物理页面，直到其中一个进程尝试写入这些页面。 - **内存管理**：Linux采用分页机制来管理内存，但并非所有的内存区域都被分页。例如，内核的一些核心部分可能没有被分页。 ### 3. 嵌入式系统架构与开发 - **嵌入式系统的层次结构**：嵌入式系统通常分为三个层次：应用软件层、系统软件层和硬件层。其中，应用软件层负责实现特定的应用逻辑；系统软件层包括操作系统和驱动程序等；硬件层则是物理硬件平台。 - **交叉开发环境**：为了开发针对不同硬件平台的嵌入式系统，通常需要建立交叉开发环境，这包括使用特定的编译器、连接器等工具。 - **GCC与C++编译**：GCC是一个强大的编译器集合，它可以用于编译C++源代码，并且可以自动地与所需的C++库进行链接。 - **JTAG测试**：JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联起来形成一个测试链，从而实现对每个器件的单独测试。 - **GDB调试器**：GDB不仅支持本地调试，还可以远程调试目标系统上的程序，这对于嵌入式开发来说非常重要。 ### 4. 嵌入式处理器及操作系统特性 - **IP核分类**：IP核通常分为软核、硬核和固核三类。软核可以在FPGA上配置，硬核则是预先布局布线的，固核介于两者之间。 - **CISC与RISC架构**：CISC架构指令集较为复杂，寻址模式丰富；而RISC架构指令集精简，寻址模式简单，易于编译优化。 - **嵌入式ARM架构**：ARM架构支持大量的寄存器，大多数运算都在寄存器中完成，同时支持大端和小端数据类型。 - **Linux的特点**：Linux具有良好的实时性、互操作性以及广泛的硬件支持能力。 - **VxWorks操作系统**：VxWorks是一种实时操作系统，具有高效的内核、支持多任务处理和良好的实时性能，但并非开源。 - **中断处理过程**：在处理中断时，首先会安装堆栈来保存当前上下文，之后才会调用相应的中断服务程序。 - **PowerPC的嵌入式微处理器**：MPC860、MPC8245和MPC8260都是PowerPC系列的嵌入式微处理器，而ProSeriesTM不是该系列的产品。 这份文档提供了关于嵌入式系统设计、ARM体系结构、Linux操作系统等多个方面的知识点，有助于深入了解嵌入式系统的开发与设计原理。