昆 明 理 工 大 学 试 卷（A）
考试科目：嵌入式技术及应用 考试日期：2015-6-26 命题：课程小组
学院：信息工程与自动化 专业班级：2012 学生姓名： 学号：
任课教师： 上课班级： 考试座位号：
题 号 | 一 | 二 | 三 | 四 | 五 | 总分 |
评 分 | ||||||
阅卷人 | ||||||
一、填空(共30分)
1．嵌入式系统是以 为中心、以 为基础、 可裁剪， 功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的 计算机系统。（4分）
2．与通用计算机系统相比，嵌入式计算机系统具有以下特点：（10分）
1） ；
2） ；
3） ；
4） ；
5） 。
3．目前嵌入式领域中广泛使用的ARM系列微处理器均采用了英国ARM公司所提供的ARM 内核，基于此，众多半导体厂商均生产自己的ARM微处理器芯片。比如，三星公司生产的S3C44B0X芯片就采用了 内核，而Intel公司的Xscale芯片则采用了 体系结构。（3分）
4. 现代CPU大多设计成流水线型的机器，采用流水线的重叠技术大大提高了CPU的 。在流水线的设计中除了加快时钟频率来提高流水线的效率和吞吐率外，还需要解决流水线中的 、 和 等流水线相关问题。（4分）
5. 、 、 是评价存储器性能的3个主要指标，也是存储体系设计的主要目标。（3分）
6. RTOS的首要任务是 完成实时控制任务，其次才着眼于 ，其重要特点是 。（3分）
7．多任务系统中，内核负责管理各个任务，或者说为每个任务分配CPU时间，并且负责任务之间的 。内核提供的基本服务是 ，内核的主要职责之一是调度，就是要决定该轮到哪个任务运行了。多数实时内核均采用基于 的调度算法。（3分）
参考答案：
1．应用、计算机技术、软/硬件，专用。（4分）
2． 1）面向特定应用；2）将计算机技术、半导体技术和电子技术与各行业的具体应用相结合的产物，是一门综合学科；3）与应用有机的结合在一起，具有较长的生命周期；4）为提高执行速度和系统可靠性，软件一般固化在存储器芯片或单片机本身中；5）不具备自举开发能力。（10分，每空2分）
3．技术知识产权（IP）内，ARM7TDMI，ARMv5TE。（3分）
4.运行效率。结构相关、 数据相关和控制相关。（4分）
5. 大容量、高速度、低价格。（3分）
6.调度一切可利用的资源，提高计算机系统的使用效率，能满足对时间的限制和要求。（3分）
7．通信。任务切换，优先级。（3分）
二、简答(共30分，每题10分)
1．简述RISC体系结构的特点。
1）大多数指令只需执行简单和基本功能，其执行过程只是一个机器周期；
2）采用加载/存储指令结构；
3）芯片逻辑采用硬布线逻辑，减少指令解释的开销；
4）减少指令数和寻址方式，使控制部件固化，加快执行速度；
5）指令格式固定，指令译码简化；
6）编译开销大，应尽可能优化。（每个1分）
减少复杂功能指令，减少指令条数，选用使用频度最高的指令，以此简化了处理器结构，确保快速执行每一条指令，提高处理器的执行速度。（4分）
2．简述ARM处理器的7种工作模式，以及每种工作模式的含义。
7大处理器工作模式：
用户模式（Usr）：正常程序执行的模式；
系统模式（Sys）：用于运行特权级的操作系统任务；
管理模式（SVC）：操作系统的保护模式；
快速中断模式（FIQ）：用于高速数据传输和通道处理；
中断模式（IRQ）：用于通常的中断处理；
中止模式（Abt）：用于虚拟存储器及存储
未定义模式（Und）：用于处理没有定义的指令，可在该模式中用软件来模拟硬件功能；
3．异常发生和返回时，ARM内核应完成什么工作？。
异常发生后，ARM内核的操作：（6分）
a. 保存处理器当前状态，将CPSR—>SPSR_<mode>；
b．设置CPSR的相应值
清除CPSR中的Thumb位，进入ARM状态；
修改模式位，进入相应的执行模式；关中断
c. 映射相应的模式寄存器；
d．将返回地址传递给链接寄存器LR_<mode>；
e．将PC设置为该异常的异常向量地址，跳转到相应异常处理程序处执行。
异常返回，ARM内核的操作：（4分）
a．恢复被中断的程序的处理器的状态，将SPSR_<mode>复制会CPSR；
b．将LR_<mode>内容复制到PC中，返回发生异常中断的指令的下一条指令
处执行；
c．返回地址的调整。
三、（20分）读程序（或图）回答问题
1．ARM处理器的数据存储格式有两种：大端模式和小端模式。
假设r0 = 0x12345678，r1 = 0x8000，r2 = 0x00000000
执行下列指令：
STR r0，[r1]
LDRB r2，[r1]
请针对两种存储格式，分别写出执行结果填入下面的空格处。（10分）
大端模式：
r0 =
MEM32[0x8000] =
r1 =
r2 =
小端模式：
r0 =
MEM32[0x8000] =
r1 =
r2 =
1．（10分）
大端模式：
r0 =0x12345678；MEM32[0x8000] = 0x78563412；
r1 = 0x8000；r2 = 0x00000012
小端模式：
r0 =0x12345678；MEM32[0x8000] = 0x12345678；
r1 = 0x8000；r2 = 0x00000078
2．ARM的LOAD/STORE指令可以用一条指令传送多个寄存器的值到内存，或者从内存取数据到多个寄存器。假设执行前，基址寄存器r0指向存储器地址0x80010，r1，r2，r3中的内容均为0x00000000，存储器地址0x80010～0x80018保存的内容分别是1，2，3，4，arm嵌入式系统期末考试5，如下图所示：
存储地址 数据
0x80020 | 0x00000005 |
0x8001c | 0x00000004 |
0x80018 | 0x00000003 |
0x80014 | 0x00000002 |
0x80010 | 0x00000001 |
0x8000c | 0x00000000 |
（1）LDMIA r0！，{r1-r3}
（2）LDMIB r0！，{r1-r3}
说出分别执行（1）、（2）指令后r0指向哪个存储器地址以及执行后r1，r2，r3的内容。（10）分
执行指令（1）后：
r0 =
r1 = ；r2 = ；r3 = 。
执行指令（2）后：
r0 =
r1 = ；r2 = ；r3 = 。
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