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論述題:
1.論述外設暫存器的作用、分類,以及每種分類完成的功能。
答:外設暫存器又稱為“I/O埠”,處理器對為外部裝置的訪問,就是通過對外設暫存器讀寫完成的。
外設暫存器分為3種:
控制暫存器,用來控制外設行為。
狀態暫存器,用來指示外設的當前狀態。
資料暫存器,用來儲存外設用例的資料。
2.論述嵌入式軟體開發中程式優化的原則、分類,以及每種分類優化的內容。
答:嵌入式程式優化遵循三個原則:等效原則、有效原則、經濟原則。
嵌入式程式優化分為3類:
執行速度優化,在充分掌握軟硬體特性的基礎上,通過應用程式結構調整等手段,來縮短完成指令任務所需的執行時間。
程式碼尺寸優化,在能夠正確實現所需功能需求的前提下,儘可能減小程式的程式碼量。
低功耗優化,在滿足需求的前提下,執行時間儘可能少的小孩硬體資源,以達到節能降耗的目的。
3.論述嵌入式作業系統中的檔案系統的作用,以及它的層次和每個層次的作用。
答:檔案系統提供了線上儲存和訪問包括資料和程式在內的檔案內容的機制。
I/O控制層,為檔案系統的最低層,實現記憶體與磁碟間的資訊轉移。
基本檔案系統層,向適合的裝置驅動程式傳送指令,以完成對磁碟上的物理塊進行讀寫。
檔案組織模組層,將邏輯塊地址轉換成基本檔案系統所用的實體地址。
邏輯檔案系統層,管理元資料。
4.從軟體的架構層次來論述嵌入式軟體系統模型。
答:從軟體的架構層次啦論述嵌入式軟體模型共有3種。
沒有OS和BSP的模型,這種,模型沒有OS的概念,在硬體層上直接是應用程式,應用程式是高的相關的,直接與硬體打交道。
有OS沒有BSP的模型,這種模型有嵌入式OS負責與硬體互動、管理資源、應用程式,利用OS的API和庫間接與硬體打交道。
有OS和BSP的模型,這種模型在OS與硬體層之間多了一層BSP,BSP負責與硬體互動。
5.論述層次化的儲存模型中,都有哪些儲存器,以及它們典型的大小。
答:層次化儲存模型中一般有5種儲存器:
暫存器,一般位於處理器內部,速度最快,容量最小,一般4-64B;
快取記憶體,一般位於處理器和主儲存之間,一般為10-1000KB;
主儲存器,即通常所說的記憶體,一般為10-1000MB;
本地外存,一般指機器上的區別於記憶體的儲存器,此儲存器上的資料不能直接被處理器使用,必須先送入記憶體,然後在提交給處理器,一般為10-1000GB
遠端外存,一般只通過網路與本機互聯的外部裝置,一般為1TB到無窮。
6.論述程式碼尺寸優化的途徑。
答:程式碼尺寸優化一般有3種途徑:
基於指令集的程式碼尺寸優化,即根據具體的處理器的指令集進行相關程式碼的優化。
程式碼壓縮優化,即通過對程式碼進行重新編碼,以減少輸出序列的形式,但是這個序列是不可以直接執行的。
程式碼編寫技巧,即採用各種程式碼編寫的技巧和方法,比如儘量刪除不必要的全域性變數位操作,不改變的變數儘量申明為常量等。
7.論述實體記憶體直接定址的含義,以及使用實體地址的弊端。
答:所謂實體記憶體直接定址是指,在進行硬體設計的時候,把處理器的地址匯流排直接與主儲存器相連,處理器就可以通過地址匯流排對主儲存器中的資料進行訪問。
使用實體地址的弊端主要有4點:
在使用實體地址的情況下,處理器可以使用的實際記憶體數量就是實體記憶體的總量,如果想訪問更多的記憶體地址,只有增減實體記憶體數量。
在實體記憶體情況下,處理器對所有記憶體的訪問權是一致的,實體記憶體中的所有程式碼,資料等資訊讀寫許可權都是一樣的。
如果在多工的情況下,物理定址也無法為每個獨立的任務提供相應的保護機制,因為所存的任務是執行在同一個地址空間內。
實體記憶體定址方式下的記憶體,無法按照隨需的原則來使用。
8.論述執行速度優化的方法。
答:執行速度優化主要方法如下:
採用好的演算法和資料結構,高效演算法與恰當的資料結構可以使應用程式獲得更高的優化效能,比如二分法查詢比順序查詢要高效,遞迴的時間效率和空間效率都比較差。
減小執行強度,在程式中儘量不要進行復雜的運算,比如浮點數的開放等,對於耗時、耗資源的運算,可以採用空間換時間的方法,多使用移位的和自增指令。
採用迴圈優化和函式優化,對於不需要迴圈變數參加的語句,放到迴圈外,對於迴圈條件的儘量減少判斷。
9.論述基本的計算機體系結構,以及各個部分的主要任務。
答:基本的計算機的體系結構主要由4部分組成:
微處理器,從記憶體獲取機器語言指令,編譯,執行,根據指令程式碼,管理自己的暫存器,根據指令或自己的需要修改記憶體內容,相應其他硬體的中斷請求。
儲存器,用來儲存指令和資料。
輸入輸出模組,負責在處理器、儲存器和外部裝置之間交換資料。
系統匯流排,為處理器、儲存器和輸入輸出模組提供資料,控制等訊號通道和傳輸的設施。
10.論述複雜的嵌入式軟體系統架構模型的組成,以及這種模型的優點。
答:複雜的嵌入式軟體系統架構由4部分組成
板極支援包,介於開發板硬體和作業系統之間的一層軟體抽象,主要的目的是抽象作業系統對硬體的操作
作業系統,統一管理硬體資源的軟體系統
應用程式設計介面,是作業系統提供給應用程式的程式設計介面
應用程式,位於最頂層負責系統功能和業務邏輯的實現
這種模型在作業系統與硬體之間對增加了一層BSP由BSP直接與硬體互動,這樣嵌入式作業系統的程式碼變成了與硬體無關的程式碼,提高了程式的移植性,方便嵌入式系統跨平臺移植。
11論述常見的特殊目的暫存器的作用。
答:常見的特殊目標暫存器一般有3種
程式計數器,用來儲存下一條要執行的指令的地址,處理器在執行一條指令之前會從程式的計數器指示的記憶體地址處進行移植
棧地址暫存器,指向記憶體中棧的地址,當使用壓棧指令進行壓棧操作的時候,棧地址暫存器的值會自動減少,當使用退棧指令從棧中取資料的時候,棧地址暫存器的值會自動增加
狀態暫存器,一般包括各種狀態位以所反映處理器的當前狀態
12論述嵌入式軟體開發構建階段任務,以及每個步驟的功能內容。
答:嵌入式軟體開發構建階段的主要任務是把程式碼轉換成可以在嵌入式硬體上執行的程式,主要有3個步驟
編譯,把人類可讀可寫的語言所編寫成的程式,翻譯成特定處理器上等效的一系列操作碼,即目標檔案
連結,把第一步產生的所有目標檔案連結成一個目標檔案,即可重定位程式,並進行符號管理
定址和打包,把第二步得到的可重定位程式整合成一個可以在嵌入式系統上執行二進位制映像檔案
13論述軟硬體協同設計的大致流程。
答:軟硬體協同設計的.大致流程有4步
用HDL語言和C語言進行系統描述並進行模擬模擬和系統功能驗證
對軟硬體實現功能進行劃分,分別用語言進行設計並將其綜合起來進行功能驗證和效能預測等仿真確認
如果沒有問題,則進行軟體和硬體詳細設計
最後進行軟體測試
14論述常見的Cache更新主記憶體的方式有幾種,如何操作的,有什麼有缺點。
答:常見的cache更新主記憶體的方式主要有2種
直寫,即CPU在向cache寫入資料的同時也把資料寫入主記憶體,以保持cache和主記憶體中相應單元資料的一致性,優點是簡單可靠,缺點是速度慢
回寫,即CPU只向cache寫入並用標記加以註明,直到cache中被寫過的塊要被進入的資訊塊取代時,才一次性的寫入主記憶體,優點是速度快,缺點是結構複雜
15論述嵌入式軟體開的階段以及各個階段的任務。
答:
編碼階段:把系統的需求和設計轉換變成某種語言的實現
構建階段:把程式碼轉換成可以嵌入式硬體上執行的程式
部署階段:把可執行的執行是映像或可執行檔案部署到嵌入裝置上
執行階段:即執行使用部署到嵌入式裝置上的程式
16.論述複雜的嵌入式軟體系統的四層構成,以及每層的作用。
答:
板極支援包,為了抽象作業系統對硬體的操作,從而可以使作業系統的程式碼與硬體無關
作業系統,是統一管理資源的軟體系統,把諸多的硬體功能進行抽象,以服務的形式提供給應用程式
應用程式設計介面,是作業系統提供給應用程式的程式設計介面
應用程式,位於最頂層,負責系統功能和業務邏輯的實現
的含義是什麼,論述ELF的三個不同的型別檔案以及含義。
答:ELF全稱ExecutableandLinkingFormat即可執行連結格式,作為應用程式進行介面的一部分,主要包括3種格式
可重定位檔案,有編譯器和彙編器建立在執行前需要由連結器處理
可執行檔案,完成了所有的重定位工作和符號解析
共享目標檔案,就是共享庫,即包括聯結器所需要的符號資訊,也包括執行時可以直接執行的程式碼
18.論述程序的狀態,以及每個狀態的含義。
答:程序在執行時有5個狀態:
新的,表示程序正在被建立;
執行,表示指令正在被執行;
等待,表示程序正在等待一定時間的出現。
就緒,表示程序正在等待被分配給某個處理器。
19.論述DSP的廣義理解和狹義理解的含義,以及DSP器件的特性。
答:DSP的廣義理解,譯為數字訊號處理,訊號的分析和更改是經由順序分開以代表此訊號的數字化格式的資訊,通常比類的處理需大量的數字運算。
DSP的俠義理解,譯為數字訊號處理器,即針對數字訊號處理而發展出的處理器。
DSP器件的特點主要有6個:
在單指令週期內完成乘加運算;
高速的運算能力;
一般採用哈佛結構和流水線設計;
晶片具有滿足數字訊號演算法特殊要求的功能;
資料交換的能力高;
支援兵行處理指令。
20.指令模擬器有幾種分類標準,每種分類標準分類及內容各是什麼。
答:指令模擬器有兩種分類標準:
A.按照體系建構來分,包括:
同構模擬器,指在某種體系架構的處理器之上,使用軟體模擬出另外一個與自己相同的虛擬機器。
異構模擬器,在一種體系架構的處理器之上,模擬另外一種處理器的執行。
B.按照實現方式來分,包括:
解釋性模擬器,在記憶體中建立一個代表目標處理器狀態的資料結構,根據目標處理器的指令集定義解釋的方式‘執行’目標軟體,執行的結構是修改處理器的狀態,從而完成及的模擬。
編譯型模擬器,將目標指令翻譯為用於操作目標標記狀態的一組宿主指令,被模擬的機器狀態通常被保持在宿主機的全域性儲存空間中。
21.論述嵌入式系統開發中的角色。
答:嵌入式系統開發中的角色主要有7個:
晶片製造者,負責製作包括CPU、網絡卡、RAM、Flash等廠商。
裝置製造者,負責製造硬體開發板和產品板,從晶片製造者手中購買各種晶片,然後自己進行硬體設計和制板。
OS提供者,負責提供嵌入式OS。
系統繼承商,根據某些特點的應用需求,定製特定的OS。
獨立軟體開發商,負責在OS之上開放有獨立功能的應用程式。
獨立硬體開發商,負責開放某些硬體外設,通常還需編寫並提供這些硬體的驅動程式。
終端使用者,即產品的最終使用者。
22.論述特殊目的暫存器的作用,有哪些常見的特殊目的暫存器、以及它們的功能。
答:特殊目的暫存器一般儲存處理器內部的一些特殊的資料。
程式計數器,用來儲存下一條要執行的指令的地址。
棧地址暫存器,只記憶體中棧的頂端。
狀態暫存器,包含各種狀態位,以反映處理器的當前狀態。
23.論述在嵌入式系統開放中,影響除錯的外圍因素。
答:在嵌入式系統開發中,影響除錯的外圍因素主要有3個
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