嵌入式系统原理重点

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1、 一、一、概念题概念题 1 普适计算普适计算是一种人们能够在任何时间、任何地点、以任何方式进行信息的获取与处理的计算； 是强调和环境融为一体的计算；在普适计算模式下，计算机本身则从人们的视线中消失。 2 云端计算云端计算是指为能够通过连接云服务器扩展终端自身运算能力、存储能力或功能的软件或软硬 件专用计算系统。(通过云端计算，可以更好的连接终端用户和云服务，应对多变的应用场 景和网络环境，提供持续有效的服务，改善用户体验。 ） 3 嵌入式系统嵌入式系统 嵌入式系统的定义有两种方式： 外包法：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应 应用系统对功能、可靠性、成本、体积、

2、功耗严格要求的专用计算机系统。 内涵法：嵌入式系统是以提高对象体系智能性、控制力和人机交互能力为目的，通过 相互作用和内在指标评价的，嵌入到对象体系中的专用计算机系统。 4.嵌入式操作系统嵌入式操作系统 从用途上说，嵌入式操作系统是针对行业或一类应用定制的，具备封装、裁剪、融合 特征的专用操作系统，应用在具有嵌入式系统的设备上。 从结构上讲，嵌入式操作系统是介于下层硬件、引导层和上层系统软件、应用软件之 间的系统软件，管理硬件资源，并同时为上层应用提供可靠、高效的接口。 5.嵌入式微处理器嵌入式微处理器 嵌入式微处理器是指具备强的中断、IO、内存和能耗管理能力，具有定制多类体系架 构的特征，适

3、当计算处理性能的微处理器。 6.嵌入式产品嵌入式产品 嵌入式产品包含了嵌入式系统，但不是嵌入式系统，而是具体的设备或者运行着的操 作系统。比如：手机、PDA、智能家电等。 （如果把嵌入式产品比作混凝土，那嵌入式系统 是里面的“钢筋” 。 ） 7.数学模型与控制数学模型数学模型与控制数学模型 数学模型是指人们为一定的目的，在一定的假设条件下，利用字母、数字、图表、图 像、框图、结构图、数理逻辑等来描述系统特征及其内部联系与外界联系的模型。 控制数学模型：包括指令机构、控制器、外部对象、执行装置和传感检测等部分。指 令机构发出的指令信号与检测装置检测的被控量之差，经过控制器的处理、校正来满足一 定

4、的控制品质。由驱动执行机构，使被控对象的被控量跟随指令信号变化。 8.JAVA 虚拟机虚拟机 虚拟机是类似于计算机的一个软件程序。它会像真正硬件处理器那样取出并执行程序 指令，但两者的区别在于，虚拟机的指令执行过程发生在软件级而不是硬件级，即指令是 由软件而不是硬件执行的。Java 虚拟机可以定义为：执行经过编译的 Java 目标代码的计算 机实现。 9.最小系统最小系统 使一个含有微处理器的系统具有 I/O、中断处理、基本计算能力等制造功能与用户功能， 所需的最少的硬件及软件环境。 （一般可认为，引导层和硬件层为一个最小的系统，或认为 引导层、硬件层和操作系统内核为一个最小系统。 ） 10.

5、进程与线程进程与线程进程是一个具有一定独立功能的程序关于某个数据集合的一次运行活动。线程是进程中的一个相对独立的实体，是被系统独立调度和分派的基本单位。11.SDKSoft Develop Kit,即软件开发工具包 。一般是一些被软件工程师用于为特定的软件包、 软件框架、硬件平台、操作系统等建立应用软件的开发工具的集合。 12.实时系统实时系统 实时系统是指计算结果的正确性不仅依赖于计算结果的逻辑正确性，还依赖于计 算结果产生时间的计算机系统。 （应用于嵌入式系统中，有能力在响应时间的边界内， 提供满足要求的服务的 OS） 。 13.系统可靠性系统可靠性 系统可靠性是指系统在规定条件下和规定时

6、间内，完成规定功能的能力。 14.软件封装软件封装 封装是一种对相关的软件、硬件等模块打包的技术，通过打包实现易于管理、使用、 技术保密、提高功能、性能、降低成本、提高复用性、降低功耗的目的。 为了便于管理和节省空间把开发包、类库、相关的应用打包在一起。 15.软件生态软件生态 百度百科：软件生态系统指的是：能够创造战略优势、迅速适应不断变化的业务需求 并具备高度可靠性与伸缩性的应用程序。 由此推测：软件生态是应用程序能够创造战略优势、迅速适应不断变化的业务需求具 备高度可靠性与伸缩性的状态。 （猜的）二、二、简答题简答题 1 简述嵌入式系统的主要应用领域？简述嵌入式系统的主要应用领域？ 嵌入

7、式系统有五大应用领域：国防电子、汽车电子、医疗电子、机床电子、消费电子。 比如在无线传感网络、火炮控制、精确制导、电子侦察以及电视机、冰箱、微波炉等领域 和产品中都大量的使用嵌入式系统。 （嵌入式系统的主要应用领域包括工业、军事、通信、 运输、金融、医疗、气象、农业等。 ） 2 简述云端计算的特征？简述云端计算的特征？ 1）基于虚拟化技术快速部署资源或获得服务；2）实现动态的、可伸缩的扩展；3）按 需求提供资源、按使用量付费；4）通过互联网提供、面向海量信息处理；5）用户可以方 便地参与；6）形态灵活，聚散自如；7）减少用户终端的处理负担；8）降低了用户对于 IT 专业知识的依赖。 3 嵌入式

8、系统是纯粹的计算机系统吗？为什么？嵌入式系统是纯粹的计算机系统吗？为什么？ 嵌入式系统和计算机系统虽然有联系，但是它并不是纯粹的计算机系统。它们的体系 结构、功能特点、知识技术体系要求并没有多少相同之处。从体系结构上说，嵌入式系统 体系结构是控制型的体系结构，不是计算机系统的处理型体系结构。从功能上来说， 嵌入 式系统具有嵌入性、控制性，软硬件可根据对象需要来设置，计算机系统则不是这样。 而 且嵌入式系统功能专一，计算机系统则是多功能处理。嵌入式系统知识体系具有广泛性， 不仅仅以计算机技术为基础，它与微电子学科技术、电子学科技术与对象学科技术都密切 相关。再者，嵌入式系统和计算机系统的发展方向

9、不同。 4 简述嵌入式系统特征？简述嵌入式系统特征？ 嵌入式系统具有跨学科性，它融合了微电子、通信、软件工程等多种技术； 它的非功能性需求要求更高，比如强实时性、稳定性、并发性、移动性等要求；它的资源受约束，比如有限的 CPU、内存、显示窗口等； 它面向应用，无论是软硬件的设计，还是系统的规模、开发过程都与应用领域密切相 关。 5 怎样理解嵌入式系统怎样理解嵌入式系统“长长” “含含” “嵌嵌”的三种层次？的三种层次？ 嵌入式系统是将计算机系统嵌入到对象体系中，实现对于对象体系的智能化控制。而 “长” 、 “含” 、 “嵌”则是嵌入式系统的三个不同的层次，也是其三个发展阶段。 “长”是指 对象

10、体系基本上就是由专用计算机系统组成，例如单片机等，这是初级的阶段；“嵌”则 是对象远大于专用计算机系统，是嵌入式系统的最高层。而“含”则是介于“长”与“嵌” 之间的层次，嵌入式系统所占比例也介于“长”与“含”之间，是一个较高的阶段，比如 消费类数码。 6 如何理解五层结构？如何理解五层结构？ 怎样理解控制数学模型？怎样理解控制数学模型？ 嵌入式系统的这五层结构从底层到顶层为：硬件层、引导层、内核层、UI 层、应用层。 硬件层是系统的基础，是整体的物理支撑，一切功能与软件都建立在该硬件层基础之上。 引导层类似于 BIOS，是硬件与操作系统之间的过度。内核层即相当于操作系统层。UI 层是 使用者界

11、面层，是使用者与操作系统之间的接口。应用层是面向用户的，普通消费者即可 在这层进行工作。 控制数学模型：包括指令机构、控制器、外部对象、执行装置和传感检测等部分。指 令机构发出的指令信号与检测装置检测的被控量之差，经过控制器的处理、校正来满足一 定的控制品质。由驱动执行机构，使被控对象的被控量跟随指令信号变化。 7 结合结合 VxWork 的成长路线图，如何理解嵌入式系统发展历史简介？的成长路线图，如何理解嵌入式系统发展历史简介？ 最早期的嵌入式系统没有操作系统，仅仅是将算法嵌入，通过 A/D 和 D/A 转换与外界 通信；操作系统引入嵌入式开发后，系统拥有较大的灵活性，但此时嵌入式操作系统仅

12、是 内核，功能较少，移植性较差；后来嵌入式操作系统逐渐发展，可对一些关键设备进行实 时监控；随着技术的提高，对设备的智能化有了更高的要求，实时性仅是对嵌入式系统最 基本的要求，网络化才标志着设备智能度的提高；另外，为了降低成本，占有市场，各个 操作系统厂商都努力提供一种通用的系统。 8 从从 WinCE 的的 Roadmap 图上，能够发现哪些嵌入式操作系统的发展规律？图上，能够发现哪些嵌入式操作系统的发展规律？ 版本不断升级，功能越来越强； 数据化和网络化：兼容性提高，信息和数据的共享和远程控制、强大的网络能力、重 视在系统运行过程中对于数据的搜集、管理和处理； 人性化：人机交互界面良好，操

13、作简单； 多元化：具有良好的开放性、可裁剪性，出现多个版本； 功能复杂化：功能越来越强，系统越来越厚；在提供了复杂功能的基础上加强了稳定 性设计。 9 怎样理解嵌入式系统的危机？怎样理解嵌入式系统的危机？ 复杂度提高导致可靠性下降； 系统功能的复杂化与人机界面简单化的矛盾； 网络化导致安全性下降； 产品寿命与能耗的局限下降导致设计风险加大； 市场竞争加剧导致性价比过高。 10 嵌入式系统物理结构和逻辑架构有什么区别？系统功能与性能的区别？嵌入式系统物理结构和逻辑架构有什么区别？系统功能与性能的区别？ 嵌入式系统的物理结构指的是看得到摸得着的物理上的一种结构，是各种元器件、连 线、接口、程序、数

14、据等实体性的元素按其联系的组合。物理结构是物质的，是整个系统 的基础，是逻辑抽象的依据。而逻辑架构则是非实体性的，更类似于意识层面上的结构，是人们抽象出来的，用于 描述和抽象物理结构和实体运行过程的一种描述。逻辑结构一般用图形的描述方式体现系 统运行的逻辑关系或者是系统组成间的逻辑关系的模型。 系统功能是指系统具有的完成任务的能力，是一种行为状态，是反映系统与外部环境 的关系，表达出系统的性质和行为。 性能则是对系统的一种或一类功能的量化指标，是表明系统功能好坏强弱的参数。 11 微处理器指令系统的基本要求是什么？微处理器指令系统的基本要求是什么？ 1. 完备性。完备性是指用汇编语言编写各种程

15、序时，指令系统直接提供的指令足够使 用。 2. 有效性。有效性是指利用该指令系统所编写的程序能够高效率地运行。 3. 规整性。规整性包括指令系统的对称性、指令格式和数据格式的一致性。 4. 兼容性。兼容性要求要能做到“向上兼容” ，即在低档机上运行的软件可以在同系 列高档机上运行。 12 ARM 系列嵌入式处理器的特点是什么？系列嵌入式处理器的特点是什么？ （RISC 的特点：指令条数和寻址方式少；单一机器周期操作；存取操作限制；简单固 定的指令结构；指令流水线；高速度、高可靠性、低成本。ARM 微处理器除具有 RISC 的特 点外还具有：1.在每条数据处理指令当中，都控制算术逻辑单元（ALU

16、）和移位器，以使 ALU 和移 位器获得最大的利用率；2.自动递增递减的寻址模式，以优化程序中的循环；3.同时 Load 和 Store 多条指令，以增加数据吞吐量；4.所有指令都条件执行，以增大执行吞吐量。 ）1、体积小、低功耗、低成本、高性能；2、支持 Thumb（16 位）/ARM（32 位）双指令集，能很好的兼容 8 位/16 位器件；3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；4、大多数数据操作都在寄存器中完成；5、寻址方式灵活简单，执行效率高；6、指令长度固定；流水线处理方式。 13 简述简述 ARM 的七种运行模式和的七种运行模式和 ARM 和和 Thumb 状态？状态？ 1.用户模式（usr）：ARM 处理器正常的程序执行状态； 2.快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或通道管理； 3.外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理； 4.管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式； 5.数据访问终止模式（abt）：当数据或指令预取终止时进入该模式，用于虚拟