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計算機三級《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)》論述題強化練習
嵌入式系統(tǒng)是用來控制或者 監(jiān)視機器、裝置、工廠等大規(guī)模 設備的系統(tǒng)。下面是小編給大家整理了計算機三級《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)》論述題強化練習，供大家參閱。
1.論述外設寄存器的作用、分類，以及每種分類完成的功能。
答：外設寄存器又稱為“I/O端口”，處理器對為外部設備的訪問，就是通過對外設寄存器讀寫完成的。
外設寄存器分為3種：
控制寄存器，用來控制外設行為。
狀態(tài)寄存器，用來指示外設的當前狀態(tài)。
數(shù)據(jù)寄存器，用來存儲外設用例的數(shù)據(jù)。
2.論述嵌入式軟件開發(fā)中程序優(yōu)化的原則、分類，以及每種分類優(yōu)化的內(nèi)容。
答：嵌入式程序優(yōu)化遵循三個原則：等效原則、有效原則、經(jīng)濟原則。
嵌入式程序優(yōu)化分為3類：
運行速度優(yōu)化，在充分掌握軟硬件特性的基礎上，通過應用程序結構調(diào)整等手段，來縮短完成指令任務所需的運行時間。
代碼尺寸優(yōu)化，在能夠正確實現(xiàn)所需功能需求的前提下，盡可能減小程序的代碼量。
低功耗優(yōu)化，在滿足需求的前提下，運行時間盡可能少的小孩硬件資源，以達到節(jié)能降耗的目的。
3.論述嵌入式操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)的作用，以及它的層次和每個層次的作用。
答：文件系統(tǒng)提供了在線存儲和訪問包括數(shù)據(jù)和程序在內(nèi)的文件內(nèi)容的機制。
I/O控制層，為文件系統(tǒng)的最低層，實現(xiàn)內(nèi)存與磁盤間的信息轉(zhuǎn)移。
基本文件系統(tǒng)層，向適合的設備驅(qū)動程序發(fā)送指令，以完成對磁盤上的物理塊進行讀寫。
文件組織模塊層，將邏輯塊地址轉(zhuǎn)換成基本文件系統(tǒng)所用的物理地址。
邏輯文件系統(tǒng)層，管理元數(shù)據(jù)。
4.從軟件的架構層次來論述嵌入式軟件系統(tǒng)模型。
答：從軟件的架構層次啦論述嵌入式軟件模型共有3種。
沒有OS和BSP的模型,這種，模型沒有OS的概念，在硬件層上直接是應用程序，應用程序是高的相關的，直接與硬件打交道。
有OS沒有BSP的模型，這種模型有嵌入式OS負責與硬件交互、管理資源、應用程序，利用OS的API和庫間接與硬件打交道。
有OS和BSP的模型，這種模型在OS與硬件層之間多了一層BSP，BSP負責與硬件交互。
5.論述層次化的存儲模型中，都有哪些存儲器，以及它們典型的大小。
答：層次化存儲模型中一般有5種存儲器：
寄存器，一般位于處理器內(nèi)部，速度最快，容量最小，一般4-64B;
高速緩存，一般位于處理器和主存儲之間，一般為10-1000KB;
主存儲器，即通常所說的內(nèi)存，一般為10-1000MB;
本地外存，一般指機器上的區(qū)別于內(nèi)存的存儲器，此存儲器上的數(shù)據(jù)不能直接被處理器使用，必須先送入內(nèi)存，然后在提交給處理器，一般為10-1000GB
遠程外存，一般只通過網(wǎng)絡與本機互聯(lián)的外部設備，一般為1TB到無窮。
6.論述代碼尺寸優(yōu)化的途徑。
答：代碼尺寸優(yōu)化一般有3種途徑：
基于指令集的代碼尺寸優(yōu)化，即根據(jù)具體的處理器的指令集進行相關代碼的優(yōu)化。
代碼壓縮優(yōu)化，即通過對代碼進行重新編碼，以減少輸出序列的形式，但是這個序列是不可以直接運行的。
代碼編寫技巧，即采用各種代碼編寫的技巧和方法，比如盡量刪除不必要的全局變量位操作，不改變的變量盡量申明為常量等。
7.論述物理內(nèi)存直接尋址的含義，以及使用物理地址的弊端。
答：所謂物理內(nèi)存直接尋址是指，在進行硬件設計的時候，把處理器的地址總線直接與主存儲器相連，處理器就可以通過地址總線對主存儲器中的數(shù)據(jù)進行訪問。
使用物理地址的弊端主要有4點：
在使用物理地址的情況下，處理器可以使用的實際內(nèi)存數(shù)量就是物理內(nèi)存的總量，如果想訪問更多的內(nèi)存地址，只有增減物理內(nèi)存數(shù)量。
在物理內(nèi)存情況下，處理器對所有內(nèi)存的訪問權是一致的，物理內(nèi)存中的所有代碼，數(shù)據(jù)等信息讀寫權限都是一樣的。
如果在多任務的情況下，物理尋址也無法為每個獨立的任務提供相應的保護機制，因為所存的任務是運行在同一個地址空間內(nèi)。
物理內(nèi)存尋址方式下的內(nèi)存，無法按照隨需的原則來使用。
8.論述運行速度優(yōu)化的方法。
答：運行速度優(yōu)化主要方法如下：
采用好的算法和數(shù)據(jù)結構，高效算法與恰當?shù)臄?shù)據(jù)結構可以使應用程序獲得更高的優(yōu)化性能，比如二分法查找比順序查找要高效，遞歸的時間效率和空間效率都比較差。
減小運行強度，在程序中盡量不要進行復雜的運算，比如浮點數(shù)的開放等，對于耗時、耗資源的運算，可以采用空間換時間的方法，多使用移位的和自增指令。
采用循環(huán)優(yōu)化和函數(shù)優(yōu)化，對于不需要循環(huán)變量參加的語句，放到循環(huán)外，對于循環(huán)條件的盡量減少判斷。
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，從內(nèi)存獲取機器語言指令，編譯，執(zhí)行，根據(jù)指令代碼，管理自己的寄存器，根據(jù)指令或自己的需要修改內(nèi)存內(nèi)容，相應其他硬件的中斷請求。
存儲器，用來存儲指令和數(shù)據(jù)。
輸入輸出模塊，負責在處理器、存儲器和外部設備之間交換數(shù)據(jù)。
系統(tǒng)總線，為處理器、存儲器和輸入輸出模塊提供數(shù)據(jù)，控制等信號通道和傳輸?shù)脑O施。
10.論述復雜的嵌入式軟件系統(tǒng)架構模型的組成，以及這種模型的優(yōu)點。
答：復雜的嵌入式軟件系統(tǒng)架構由4部分組成
板極支持包，介于開發(fā)板硬件和操作系統(tǒng)之間的一層軟件抽象，主要的目的是抽象操作系統(tǒng)對硬件的操作
操作系統(tǒng)，統(tǒng)一管理硬件資源的軟件系統(tǒng)
應用編程接口，是操作系統(tǒng)提供給應用程序的編程接口
應用程序，位于最頂層負責系統(tǒng)功能和業(yè)務邏輯的實現(xiàn)
這種模型在操作系統(tǒng)與硬件之間對增加了一層BSP由BSP直接與硬件交互，這樣嵌入式操作系統(tǒng)的代碼變成了與硬件無關的代碼，提高了程序的移植性，方便嵌入式系統(tǒng)跨平臺移植。
11論述常見的特殊目的寄存器的作用。
答：常見的特殊目標寄存器一般有3種
程序計數(shù)器，用來保存下一條要執(zhí)行的指令的地址，處理器在執(zhí)行一條指令之前會從程序的計數(shù)器指示的內(nèi)存地址處進行移植
棧地址寄存器，指向內(nèi)存中棧的地址，當使用壓棧指令進行壓棧操作的時候，棧地址寄存器的值會自動減少，當使用退棧指令從棧中取數(shù)據(jù)的時候，棧地址寄存器的值會自動增加
狀態(tài)寄存器，一般包括各種狀態(tài)位以所反映處理器的當前狀態(tài)
12論述嵌入式軟件開發(fā)構建階段任務，以及每個步驟的功能內(nèi)容。
答：嵌入式軟件開發(fā)構建階段的主要任務是把代碼轉(zhuǎn)換成可以在嵌入式硬件上執(zhí)行的程序，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序，翻譯成特定處理器上等效的一系列操作碼，即目標文件
鏈接，把第一步產(chǎn)生的所有目標文件鏈接成一個目標文件，即可重定位程序，并進行符號管理
定址和打包，把第二步得到的可重定位程序整合成一個可以在嵌入式系統(tǒng)上運行二進制映像文件
13論述軟硬件協(xié)同設計的大致流程。
答：軟硬件協(xié)同設計的大致流程有4步
用HDL語言和C語言進行系統(tǒng)描述并進行模擬仿真和系統(tǒng)功能驗證
對軟硬件實現(xiàn)功能進行劃分，分別用語言進行設計并將其綜合起來進行功能驗證和性能預測等仿真確認
如果沒有問題，則進行軟件和硬件詳細設計
最后進行軟件測試
14論述常見的Cache更新主內(nèi)存的方式有幾種，如何操作的，有什么有缺點。
答：常見的cache更新主內(nèi)存的方式主要有2種
直寫，即CPU在向cache寫入數(shù)據(jù)的同時也把數(shù)據(jù)寫入主內(nèi)存，以保持cache和主內(nèi)存中相應單元數(shù)據(jù)的一致性，優(yōu)點是簡單可靠，缺點是速度慢
回寫，即CPU只向cache寫入并用標記加以注明，直到cache中被寫過的塊要被進入的信息塊取代時，才一次性的寫入主內(nèi)存，優(yōu)點是速度快，缺點是結構復雜
15論述嵌入式軟件開的階段以及各個階段的任務。
答：
編碼階段：把系統(tǒng)的需求和設計轉(zhuǎn)換變成某種語言的實現(xiàn)
構建階段：把代碼轉(zhuǎn)換成可以嵌入式硬件上執(zhí)行的程序
部署階段：把可執(zhí)行的運行是映像或可執(zhí)行文件部署到嵌入設備上
運行階段：即運行使用部署到嵌入式設備上的程序
16.論述復雜的嵌入式軟件系統(tǒng)的四層構成，以及每層的作用。
答：
板極支持包，為了抽象操作系統(tǒng)對硬件的操作，從而可以使操作系統(tǒng)的代碼與硬件無關
操作系統(tǒng)，是統(tǒng)一管理資源的軟件系統(tǒng)，把諸多的硬件功能進行抽象，以服務的形式提供給應用程序
應用編程接口，是操作系統(tǒng)提供給應用程序的編程接口
應用程序，位于最頂層，負責系統(tǒng)功能和業(yè)務邏輯的實現(xiàn)
17.ELF的含義是什么，論述ELF的三個不同的類型文件以及含義。
答：ELF全稱ExecutableandLinkingFormat即可執(zhí)行鏈接格式，作為應用程序進行接口的一部分，主要包括3種格式
可重定位文件，有編譯器和匯編器創(chuàng)建在運行前需要由鏈接器處理
可執(zhí)行文件，完成了所有的重定位工作和符號解析
共享目標文件，就是共享庫，即包括連接器所需要的符號信息，也包括運行時可以直接執(zhí)行的代碼
18.論述進程的狀態(tài)，以及每個狀態(tài)的含義。
答：進程在運行時有5個狀態(tài)：
新的，表示進程正在被創(chuàng)建;
運行，表示指令正在被執(zhí)行;
等待，表示進程正在等待一定時間的出現(xiàn)。
就緒，表示進程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(shù)字信號處理，信號的分析和更改是經(jīng)由順序分開以代表此信號的數(shù)字化格式的信息，通常比類的處理需大量的數(shù)字運算。
DSP的俠義理解，譯為數(shù)字信號處理器，即針對數(shù)字信號處理而發(fā)展出的處理器。
DSP器件的特點主要有6個：
在單指令周期內(nèi)完成乘加運算;
高速的運算能力;
一般采用哈佛結構和流水線設計;
芯片具有滿足數(shù)字信號算法特殊要求的功能;
數(shù)據(jù)交換的能力高;
支持兵行處理指令。
20.指令模擬器有幾種分類標準，每種分類標準分類及內(nèi)容各是什么。
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，使用軟件模擬出另外一個與自己相同的虛擬機。
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(zhí)行。
B.按照實現(xiàn)方式來分，包括：
解釋性模擬器，在內(nèi)存中建立一個代表目標處理器狀態(tài)的數(shù)據(jù)結構，根據(jù)目標處理器的指令集定義解釋的方式‘執(zhí)行’目標軟件，執(zhí)行的結構是修改處理器的狀態(tài)，從而完成及的模擬。
編譯型模擬器，將目標指令翻譯為用于操作目標標記狀態(tài)的一組宿主指令，被模擬的機器狀態(tài)通常被保持在宿主機的全局存儲空間中。
21.論述嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中的角色。
答：嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中的角色主要有7個：
芯片制造者，負責制作包括CPU、網(wǎng)卡、RAM、Flash等廠商。
設備制造者，負責制造硬件開發(fā)板和產(chǎn)品板，從芯片制造者手中購買各種芯片，然后自己進行硬件設計和制板。
OS提供者，負責提供嵌入式OS。
系統(tǒng)繼承商，根據(jù)某些特點的應用需求，定制特定的OS。
獨立軟件開發(fā)商，負責在OS之上開放有獨立功能的應用程序。
獨立硬件開發(fā)商，負責開放某些硬件外設，通常還需編寫并提供這些硬件的驅(qū)動程序。
最終用戶，即產(chǎn)品的最終使用者。
22.論述特殊目的寄存器的作用，有哪些常見的特殊目的寄存器、以及它們的功能。
答：特殊目的寄存器一般存儲處理器內(nèi)部的一些特殊的數(shù)據(jù)。
程序計數(shù)器，用來保存下一條要執(zhí)行的指令的地址。
棧地址寄存器，只內(nèi)存中棧的頂端。
狀態(tài)寄存器，包含各種狀態(tài)位，以反映處理器的當前狀態(tài)。
23.論述在嵌入式系統(tǒng)開放中，影響調(diào)試的外圍因素。
答：在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，影響調(diào)試的外圍因素主要有3個
硬件缺陷，嵌入式系統(tǒng)中并非所有的問題都是軟件導致的，很多時候在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，硬件的錯誤比軟件的錯誤復雜的多，也嚴重的多
編譯器自動優(yōu)化，編譯器優(yōu)化期間會對程序代碼的順序，變量的個數(shù)進行自動調(diào)整，增加了調(diào)試的難度，過多的優(yōu)化級本身就有可能引入錯誤
外界環(huán)境的干擾，外界環(huán)境的干擾主要作用于硬件讓系統(tǒng)產(chǎn)生意想不到的問題
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