第三章嵌入式系统(共34页)

1、3.1嵌入式系统(xtng)概论它具有很强的灵活性，主要由嵌入式硬件平台、相关支撑硬件、嵌入式澳洲(o zhu)系统、支撑软件以及应用软件组成3.1.1嵌入式系统(xtng)的特点1、系统专用性强：针对具体应用得专门系统。它的个性化很强，软件和硬件结合紧密。2、软、硬件依赖性强：软硬件两者必须协同设计，以达到共同实现预定功能的目的，并满足性能、成本和可靠性等方面的严格要求3、系统实时性强：4、处理器专用：嵌入式系统的处理器通常具有功耗低、体积小、集成度高等优点，能够把许多在通用计算机上需要板卡完成的任务和功能集成到芯片内部，从而有利于嵌入式系统的小型化和移动能力的增强5、多种技术(jsh)紧密

2、结合：嵌入式系统通常(tngchng)是计算机技术、半导体技术、电力电子技术及机械技术与各行业的具体(jt)应用相结合的产物。通用计算机技术也离不开这些技术，但他们相互结合紧密程度不及嵌入式系统。6、系统透明性：嵌入式系统在形态上与通用性计算机系统差异很大，它的输入设备往往不是常见的鼠标和键盘之类的设备，甚至没有输出装置，用户可能根本感觉不到它所使用的设备中有嵌入式系统的存在，即使知道，也不必关心这个嵌入式系统的相关情况。7、系统资源受限：嵌入式系统为了达到结构紧凑，可靠性高、及降低系统成本的目的，其存储容量、I/O设备数量和处理器的处理能力都比较有限。3.1.2实时系统的概念实时系统可以看成

3、对外部事件及时响应的系统。现实世界中，并非所有的嵌入式系统都具有实时特性，所有的实时系统也不一定都是嵌入式的。但这两种系统并不互斥，兼有两种特性系统称为实时嵌入式系统RTES，通常简称实时系统3.2嵌入式系统的基本(jbn)架构嵌入式系统一般都由软件和硬件两个部分组成，其中嵌入式处理器、存储器和外部设备(wi b sh bi)构成整个系统的硬件基础。嵌入式系统(xtng)的软件部分可分三个层次：系统软件、支撑软件和应用软件，其中系统软件和支撑软件是基础，应用软件是最能体现整个嵌入式系统的特点和功能的部分。3.2.1硬件架构微处理器是整个嵌入式系统的核心，负责控制系统的执行。外部设备是嵌入式系统

4、同外界交互的通道，常见的外部设备有flash存储器、键盘、输入笔、触摸屏和液晶器等。经常使用的存储器有三类，分别是RAM、ROM和混合存储器。存储器用于存放系统的程序代码、数据和系统运行的结果。嵌入式系统的核心部件是各种类型的嵌入式处理器，有如下几类：嵌入式微处理器通用计算机的CPU演变而来，具有体积小、功耗低、质量轻、成本低及可靠性高的优点。通常，嵌入式微处理器和ROM（只读存储器）、RAM（随机存取器）、总线接口及外设接口等部件安装在一块电路板上，称为单板计算机嵌入式微控制器又称单片机，整个计算机系统都集成到一块芯片上。一般以某一种微处理器内核为核心，芯片内部集成有存储器、总线、总线逻辑、

5、定时器/计数器、监督定时器、并口/串口、数模/模数转换器、闪存等必要外设。与嵌入式微处理器相比，最大特点(tdin)是单片化，因而体积更小、功耗和成本更低，可靠性更高。嵌入式数字(shz)信号处理器嵌入式片上系统(xtng)3.2.2软件架构嵌入式软件系统体系自底而上由三部分组成：嵌入式操作系统、支撑软件和应用软件：1、嵌入式操作系统（EOS），由操作系统内核、应用程序接口和设备驱动程序接口等几部分组成。嵌入式操作一般采用微内核结构，操作系统只负责进程的调度、进程间的通信、内存分配及异常与中断管理最基本的任务，其他大部分的功能则由支撑软件完成。2、嵌入式系统中的支撑软件(run jin)由窗口

6、系统、网络系统、数据库管理系统及java虚拟机等几部分组成。3、嵌入式系统中的应用软件是系统整体(zhngt)功能的集中体现。系统的能力总是通过应用软件表现出来的。3.3嵌入式操作系统EOS3.3.1特点(tdin)与分类与通用操作系统相比，EOS主要有以下特点：微型化这类系统一般没有大容量的内存，几乎没有外存，因此EOS必须做的小巧，以尽量少占用系统资源。为了提高系统的可靠性和速度，嵌入式系统中的软件一般都固化在存储芯片中，而不是存放在磁盘等载体中代码质量高存储空间的宝贵，就要求程序代码的质量要高，代码要尽量精简专业化实时性强可裁剪、可配置嵌入式操作系统的实时性上，可以分为实时嵌入式操作系统

7、（RTOS）和非实时嵌入操作系统两类：实时嵌入式操作系统：其首要任务是调度一切可以利用的资源(zyun)，以满足对外部事件响应的实时时限，其次着眼于提高系统的使用效率。主要用在控制、通信等领域上，目前(mqin)大多数商业嵌入式操作系统都是RTOS非实时(sh sh)嵌入式操作系统：这类操作系统不特别关注单个任务响应时限，其平均性能、系统效率和资源利用率一般较高。适合于实时性要求不严格的消费类电子产品，如个人数字助理、机顶盒等3.3.2一般结构以上是EOS的一般结构图，大多数内核都包括以下三个公共部件：调度(diod)器：EOS的心脏，提供(tgng)一组算法决定何时执行哪个任务内核对象：特殊

8、的内核构件(gujin)，帮助创建嵌入式应用内核服务：内核在对象上执行的操作或通用操作3.3.3多任务调度机制介绍几个基础概念任务独立执行的线程，线程中包含独立的、可调度的指令序列。每个任务被赋予一定的优先级，有自己的一套寄存器和栈空间任务对象创建任务时，每个任务都拥有一个相关的名字，一个唯一的标识ID，一个优先级，一个任务控制块，一个堆栈和一个任务执行例程。多任务调度器是每个内核的心脏，提供决定何时那个任务运行的算法。多数实时内核是基于优先级调度的可调度实体上下文切换每个任务都有自己的上下文，它是每次被调度运行时所要求的寄存器状态，当多个任务内核决定运行另外任务时，它保存正在运行的任务的上下

9、文，恢复将要运行下一任务的上下文，并运行下一个任务，这个过程成为上下文切换。在任务(rn wu)运行时，其上下文是高度动态的，调度器从一个任务切换到另一个任务所需要的时间称为上下文切换开销。可重入性指一段代码被一个以上的任务调用，而不必担心(dn xn)数据的破坏。分发(fnf)器调度器的一部分，执行上下文切换并改变执行的流程。分发器完成上下文切换的实际工作并传递控制。当前，大多数内核支持两种普遍的调度算法，即基于优先级的抢占调度算法和时间轮转调度算法基于优先级的抢占调度又可以分为静态优先级和动态优先级。一般情况下，可以采用单调执行速率调度法（Rate Monotonic Scheduling

10、，RMS）来给任务分配优先级，基本原则是执行最频繁的任务优先级最高。时间轮转调度基于优先级抢占式扩充时间轮转调度，对于优先级相同的任务使用时间片获得相等的cpu执行时间。任务操作内核提供任务管理服务，也提供允许开发者操作任务的系统调用，典型的任务操作有任务创建和删除、任务调度控制、任务信息获取。实时嵌入式操作系统（RTOS）的相关例题*案例(n l)1：嵌入式系统(xtng)大都采用RTOS，以下不是对RTOS时间性能的评价指标？A、上下文切换时间(shjin)；B、最大中断延迟时间C、任务调度算法；D、任务执行时间解：RTOS的首要任务是调度一切可利用资源，以满足对外部事件响应的实时时限，满

11、足嵌入式应用得高可靠性，提供实时调度策略。从试题可以看出上下文切换时间、最大中断延迟时间、任务调度算法都会影响系统的实时性，而任务执行时间的长短不会影响RTOS的时间性能答案D案例2：以下关于优先级继承的叙述中，错误的是？优先级继承是用来解决优先级反转问题的技术优先级反转是用来解决优先级继承问题的技术当发生一个任务由于等待比它低优先级任务十分资源而被阻塞时，暂时提高低优先级的优先级，使其尽快地执行，并释放高优先级所需的资源优先级继承是有RTOS完成的解：优先级反转是实时系统中由于任务间需要共享资源以及同步而引起的高优先级任务被低优先级任务阻塞的现象。优先级反转使得高优先级任务的执行时间无法预测

12、，增加了实时系统的不确定性。解决优先级反转可以采用优先级继承机制。多数支持优先级继承的RTOS要求释放资源(zyun)的顺序与获得资源的顺序相反。当允许资源可按任何顺序释放时，若一个任务拥有多个共享资源，优先级被提升多次。释放(shfng)资源时，任务优先级调节适当，否则将导致非受限的优先级反转。解决优先级反转的最好(zu ho)方法是通过详细的系统设计，以避免优先级反转。答案B案例3：关于RTOS的任务调度器，一下描述正确的是？任务之间的公平性是最重要的调度目标大多数RTOS调度算法都是可抢占式的RTOS调度器都采用了基于时间片轮转的调度算法RTOS调度算法只是一种静态优先级调度算法解：任务

13、调度器负责任务的调度，RTOS最重要的调度目标就是满足洗他的实时性要求。目前，大多数RTOS支持两种普通的调度算法，即基于优先级的抢占调度算法和时间轮转调度算法，其中多数RTOS采用前者。优先级可分为静态优先级和动态优先级，这种类型的调度，在任何时候运行的任务是所有(suyu)就绪任务中具有最高优先级的任务，任务在创建时被赋予了优先级。答案(d n)：B3.3.4内核(ni h)对象RTOS的用户可以使用内核对象来解决实时系统设置中的问题，如并发、同步和互斥、数据通信等。内核对象包括信号量、消息队列、管道、事件和信号等。信号量信号量是一个内核对象，就像一把锁，任务获取了信号量就可以执行期望的操

14、作或访问相关的资源，从而达到同步或互斥的目的。信号量可以分为如下三类：二值信号量0或1，0认为信号量不可用；1信号量可用计数信号量计数信号量使用一个计数器赋予一个数值，表示信号量令牌的个数，允许多次释放和获取。初始化时，如果计数值为0，表示信号量不可用；计数值大于0表示信号量可用。每次获取一次信号量，其计数值就减1；每释放一次信号量，其计数值就加1.互斥信号量互斥信号量是一个(y )特殊的二值信号量，它支持所有权、递归访问、任务删除安全(nqun)和优先级反转，以避免互斥固有的问题。消息(xio xi)队列多数情况下，任务活动同步并不足以满足实时响应的要求，任务之间还必须能够交换信息。为了实现

15、任务之间的数据交换，内核提供了消息队列队形和消息队列的管理服务。消息队列是一个类似缓冲区的对象。消息队列暂时保存来自发送者的消息，直到有接受者读取这些消息为止。管道提供非结构化数据交换和实现任务同步的内核对象。每个管道有两个端口，一个用来读，另一个用来写。事件某些特殊的EOS提供一个特殊的寄存器作为每个任务控制块的一部分，称为事件寄存器，它是一种属于任务的对象。并由一组跟踪指定事件的二值事件标识组成信号信号是当一个事件发生时产生的一个软中断。条件变量3.3.5内核服务异常和中断异常是指任何打断处理器正常执行，迫使处理器进入特权执行模式的事件异常(ychng)可以分为同步异常和异步异常。同步异常

16、是指程序(chngx)内部与指令执行相关的事件引起的异常；异步异常是指与程序指令不相关的外部事件产生的异常，比如系统复位异常、数据接收(jishu)中断异常等。同步异常分为精确异常和不精确异常。异步异常分为可屏蔽异常和不可屏蔽异常。从应用程序角度，所有异常都具有比操作系统内核对象更高的优先级，包括任务、队列和信号量等中断也称为外部中断。是一种由外部硬件产生的事件引发的异步异常。大多数嵌入式处理器把中断归为异常的一类。实时内核最重要的指标是中断关了多长时间。所有的实时系统在进入临界代码时都要关中断，执行完临界代码之后再开中断。中断延迟时间是指关中断的最长时间与开始执行中断服务子程序的第一条指令的

17、时间之和，中断恢复时间是微处理器返回到被中断程序代码所需要的时间。关于中断例题*：例1：在嵌入式系统中，采用查询方式实现输入/输出的主要原因是：速度最快；B、CPU可以不介入；C、实现起来比较容易；D、在对多个事件查询工作时，能对突发事件做出实时响应解：在计算机的输入/输出系统方式中，速度最快的是DMA，在数据传输过程中CPU可以不介入；在对多个事件查询工作时，能对突发事件做出实时响应的是程序中断方式；程序控制方式的最大优点就是实现起来比较容易；在嵌入式系统中，为了简化(jinhu)系统的设计，通常采用查询方式实现输入/输出。答案(d n)：C例2：嵌入式系统中采用中断(zhngdun)方式实

18、现输入/输出的主要原因是下面哪一个？在中断时，CPU断点信息一般保存到哪里？第一问：速度最快；B、CPU不参与操作；C实现起来比较容易；D、能对突发事件做出快速响应第二问：通用寄存器；B、堆；C、栈；D、I/O接口解：在一般的操作系统中，输入/输出方式主要有以下几种：程序控制方式（查询方式）：Cpu不停地，定期地查询I/O系统以确定该操作是否完成。由程序主动查询外设，完成主机与外设间的数据传送，方法简单，硬件开销小。程序中断方式：嵌入式系统中采用中断方式实现输入/输出的主要原因是能对突发事件做出快速响应，在中断时，CPU断点信息一般保存到栈中。DMA方式(fngsh)：在进行DMA时，CPU放

19、弃对系统总线的控制而由DMAC控制总线。换言之，在计算机的输入/输出系统方式中，速度最快的是DMA，在数据传输过程中CPU可以(ky)不介入计时器计时器是实时嵌入(qin r)系统的而一个组成部分。时间轮转调度算法、存储器定时刷新、网络数据包的超时重传以及目标机监视系统的时序等都严格依赖于计时器。（1）、实时时钟。嵌入系统内部，用来追踪时间、日期的硬件计时设备（2）、系统时钟。（3）、时钟节拍（4）、可编程计时器（5）、软件计时器I/O管理3.3.6常见的嵌入式操作系统Vxworks良好持续发展能力，高性能的内核以及友好的用户开发环境Palm是一种32位嵌入式操作系统，最大特点是使用简便，机体

20、轻巧windows ce一个(y )开放的，可升级的32位嵌入式操作系统，是基于掌上电脑类的电子设备操作(cozu)。linux3.4嵌入式系统(xtng)数据库3.4.1使用环境的特点设备随时移动性网络频繁短接网络条件多样化通信能力不对称3.4.2关键技术一个完整的嵌入式DBMS由若干子系统组成，包括：主DBMS，同步服务器，嵌入式DBMS，和链接网络等几个子系统移动DBMS的关键技术：数据的一致性高效的事务处理数据的安全性移动DBMS的特性：微核结构对标准sql的支持事务管理功能(gngnng)完善(wnshn)的数据同步机制支持(zhch)多种连接协议。tcp/ip、红外线传输、蓝牙等多

21、种连接方式的实现完备的嵌入式数据库的管理功能支持多种EOS3.4.3实例介绍Sql anywhere studio主要用于笔记本计算机、手持设备、和智能电器等领域。Adaptive server anywhere3.5嵌入式系统网络3.5.1现场总线3.5.2嵌入式因特网嵌入式英特网的接入方式直接接入式，通过网关接入因特网嵌入式TCP/IP协议栈（1）、嵌入式协议栈调用接口与普通的协议栈不同（2）、嵌入式协议栈的可裁剪性（3）、嵌入式协议(xiy)栈的平台(pngti)兼容性（4）、嵌入式协议(xiy)栈的高效率3.6嵌入式系统软件开发环境3.6.1嵌入式系统开发概述这个用来开发嵌入式软件的通

22、用平台称为宿主机系统，被开发的嵌入式系统称为目标机系统。而当软件只需环境和开发环境一致时的开发过程则称为本地开发。嵌入式系统中常用的目标文件格式是coff和elf。另外，一些系统还需要有一些专门工具将上述格式转换成二进制代码格式才可以使用。3.6.2开发过程项目计划、可行性分析、需求分析、概要设计及详细设计等几个阶段，与通用软件的开发过程基本一致，都可按照软件工程方法进行，如采用原型化方法，结构化方法等。程序建立阶段的工作是根据详细设计阶段的文档进行的，主要是源代码编写、编译链接等子过程，这些工作都在宿主机上进行，不需要用到目标机。产生应用程序的可执行文件后，就要用到交叉开发环境进行调试，根据

23、实际情况可以选用不同调试方法。经调试后正确无误的可执行程序固化到目标机上，根据嵌入式系统硬件配置的不同，可以(ky)固化在EPROM和flash等存储设备上，也可以固化在doc等电子盘上，通常还要借助一些专门编译器进行。开发和存储(cn ch)例题*例1：在嵌入式系统设计时，下面几种存储(cn ch)结构中对程序员透明的是？高速缓存；B、磁盘存储器；C、内存；D、flash存储器解：四个选项，高速缓存就是Cache，它处于内存与CPU支架，是为了提高访问内存时的速度而设置的，这个设计对于程序员的程序编写是完全透明的磁盘存储器与flash存储器都是属于外设，在存储文件时，需要考虑到该设备的情况，

24、因为需要将文件内容存于相应设备之上。内存是程序员些程序需要考虑的，因为内存的分配与释放是经常要用到的操作。答案A例2：以下关于cache的叙述中，正确的是？在容量确定的情况下，替换算法的时间复杂度影响cache命中率的关键因素Cache的设计思想是在合理的成本提高命中率Cache的设计目标是容量尽可能与主存容量相等Cpu中的cache容量应大于cpu之外的cache容量解：如果(rgu)以h代表(dibio)对cache的访问命中率（1-h称为(chn wi)失效率），t1代表cache的周期时间，t2代表内存的周期时间，以读操作为例，使用“cache+主存储器”的系统的平均周期为t3.则：t

25、3=t1*h+t2*（1-h）系统的平均存储周期与命中率有很密切的关系，命中率的提高即使很小也能导致性能上的较大改善例如，某计算机主存的读写时间为100ns，有一个指令和数据合一的cache，已知该cache的读写时间为10ns，取指令的命中率为98%，取数的命中率为95%。在执行某类程序时，约有1/5指令需要存取一个操作数。假设指令流水线在任何时候都不阻塞，则设置cache后，每条指令的平均访问时间约为：（100ns*2%+10ns*98%）+1/5（100ns*5%+10ns*95%）=14.7ns3.6.3调试方法直接调试法将目标代码下载到目标机上，让其执行，通过观察指示灯来判断程序的执

26、行状态在宿主机器上编写程序在宿主机上编译、链接生成目标机可执行程序代码将可执行代码写入到目标机的存储器中在目标(mbio)机运行程序代码判断程序的运行情况，如有错误纠正错误。重复以上步骤，直到正确(zhngqu)位置将可执行代码固化到目标(mbio)机，开发完成。调试监控法调试监控法又叫插桩法。目标机和宿主机一般通过串口、并口或以太网相连接，采用这种方法还需要在宿主机的调试器内核目标机的操作系统上分别启动一个功能模块，然后通过这两个功能模块的相互通信来实现应用程序的调试。在目标机上添加的模块叫做桩（调试服务器、调试监控）缺点：调试监控器本身的的开发是个技术难题调试监控器在目标机要占用一定的系统

27、资源调试时，不能响应外部中断，对有时间特性的程序不适合调试环境可能会和实际目标程序最终的运行环境有一定的差异，这种差异有可能导致调试通过的程序最后依然不能运行为了克服这些缺点，出现了一种改良的方法，即ROM仿真器法.ROM仿真器可以认为是一种用于替代目标机上ROM芯片的硬件设备，ROM仿真器一端跟宿主机相连，一端通过ROM芯片的引脚插座和目标机相连。对于嵌入式处理器来说，ROM仿真器就像是一个只读存储器；而对于宿主机来说，像一个调试监控器。ROM仿真器的地址可以实时映射到目标机的ROM地址空间里，所以它可以仿真目标机的ROM。ROM仿真器在目标机和宿主机之间建立一条高速信息通道，其电信的应用就

28、是跟插桩法相结合，形成一种功能更强的调试方法。在线(zi xin)仿真法ICE是一种用于替代目标机上的CPU的设备，对于目标机来说，ICE就相当于它的CPU，在线仿真器本身就是一个嵌入式系统，有自己的CPU、内存和软件。ICE的CPU可以执行(zhxng)目标机的所有指令，但比一般的CPU有更多的引脚，能够将内部信号输出到被控制的目标机上。ICE的存储器也被映射到用户的程序空间，因此，即使没有目标机，仅用ICE也可以进行程序的调试。ICE和宿主机一般(ybn)通过串口、并口或以太网相连接。在连接ICE和目标系统时，用ICE的CPU引出端口替代目标机的CPU。在用ICE调试程序时，在宿主机运行一

29、个调试器界面程序，该程序根据用户的操作指令控制目标机上的程序运行。ICE能实时地检查运行程序的处理器的状态，设置硬件断点和进行实时跟踪，所以提供更强的调试功能。但是ICE的价格一般都比较昂贵。片上调试法片上调试ICD是CPU芯片内部的一种用于支持调试的功能模块。缺点：实时性没有ICE法强，使用范围受限，如果目标机不支持片上调试功能，则该方法不适用；实现技术多样化，标准不完全统一，工具软件的开发和使用均不方便。模拟器法模拟器是运行(ynxng)宿主机上的一个纯软件工具，它通过模拟目标机的指令系统或目标机操作系统的系统调用来达到在宿主机是运行和调试嵌入式应用程序的目的。模拟器适合(shh)调试(d

30、io sh)非实时的应用程序，这类程序一般不与外部设备交互，实时性不强，程序的执行过程是时间封闭的，开发者可以直接在宿主机上验证程序的逻辑正确性。缺点：模拟环境和实际运行环境差别很大模拟器不能模拟所有的外部设备模拟器的实时性差运行模拟器需要宿主机配置较高尽管模拟器有很多不足之处，但在项目开发的早期阶段，其价值是不可估量的，尤其对那些实时性不强的应用，模拟器调试不需要特殊的硬件设备资源，是一种非常经济的方法。宿主机和目标机案例*案例1：以下叙述中，正确的是？宿主机和目标机之间只需要建立逻辑连接即可在嵌入式系统中，调试器和被调试器一般位于同一台机器上在嵌入式系统开发中，通常采用的是交叉编译器宿主机

31、和目标机之间的通信方式只有串口和并口两种解：嵌入式系统的软件开发采用交叉(jioch)平台开发方法，连接(linji)宿主机和目标机的通信方式有多种，如以太网、串行口、并行口、ICE或ROM仿真器等。宿主机提供的基本开发工具是交叉(jioch)编译器、交叉链接器和源代码调试器。在目标机和宿主机直接有一组连接，通过这组连接程序，代码映像从宿主机下载到目标机，这组连接同时也用来传输宿主机和目标机调试代理之间的信息。在实际开发实践中，经常采用的调试方法有直接测试法、调试监控法、在线仿真法、片上调试法及模拟器法等。宿主机和目标机可能在一台机器上，也可能在不同机器上。宿主机与目标机之间既要有逻辑连接，还

32、要有物理连接。至于通信方式，串口只是其中一种标准，还可采用其他方式。答案C例2：以下关于嵌入式系统硬件抽象层的叙述，错误的是？硬件抽象层与硬件密切相关，可对操作系统隐藏硬件的多样性硬件抽象层将操作系统与硬件平台隔开硬件抽象层使软硬件的设计与调试可以并行硬件抽象层包括设备驱动程序和任务调度解：针对不同的硬件平台，操作系统通常建立在一个抽象硬件层上，该抽象层位于(wiy)底层硬件和内核之间，为内核提供各种方便移植的宏定义接口，在不同的平台间移植时，只需要修改宏定义即可。在硬件(yn jin)抽象层，封装了与特定硬件(yn jin)有关的各种类型定义、数据结构和各种接口。硬件抽象层提供的接口包括I/

33、O接口、中断处理、异常处理、cache处理和对称多处理等答案D例3：以下不是反应嵌入式实时操作系统实时性的评价指标？任务执行时间中断响应和延迟时间任务切换时间信号量混洗时间解：影响嵌入式操作系统实时性的6个主要因素如下：常用系统调用评价运行时间任务切换时间线程切换时间任务抢占时间信号量混洗时间中断处理相关时间答案A其它(qt)案例题：1、计算机硬件基础(jch)案例题例1：系统间进行异步串行通信(tng xn)时，数据的串/并和并/串转换一般是通过以下哪种实现的？I/O指令；B、专用的数据传送指令；C、CPU中有移位功能的数据寄存器；D、接口中的移位寄存器解：一般来说，嵌入式系统通常采用接口中

34、的移位寄存器来实现数据的串/并和并/串转换操作。例2：计算机系统中，在以下的什么情况下一般采用异步传输方式？CPU访问内存；B、CPU与I/O接口交换信息CPU与PCI总线交换信息；I/O接口与打印机交换信息解：根据外部设备与I/O模块交换数据的方式，系统接口可以分为串口接口和并行接口两种。串口接口一次只能传送1为信息，而并行接口一次就可以传多位信息。串行通信又分为异步通信方式和同步通信方式两种。同步通信是一种连续串行传送数据的通信方式，一次通信只传送一帧信息。在异步通信中，数据通常以字符或者字节为单位组成字符帧，字符帧由发送端逐帧发送，通过传输线被接收设备逐帧接收。发送端和接收端可以各自的时

35、钟来控制数据的发送和接收，这两种时钟彼此独立，互不同步。CPU访问内存通常都是同步方式；CPU与I/0接口交换信息(xnx)通常是同步方式；CPU与PCI总线交换信息通常都是同步方式；I/O接口与打印机交换信息(xnx)则通常采用基于缓存池的异步方式答案(d n)D例3：虚拟存储器发生页面失效时，需要进行外部地址变换，即实现什么的变换？虚地址到主存地址主存地址到cache地址主存地址到辅助物理地址虚地址到辅助物理地址解：虚拟存储器的容量与物理主存大小无关，而受限于计算机的地址结构和可用磁盘容量。其页面的置换依据相应的页面置换算法进行，当页面失效时，需要进行行数据交换，此时涉及逻辑地址（虚地址）

36、到辅存物理地址的交换答案D例4：挂接在总线上的多个部件，以下描述对的是？只能(zh nn)分时向总线发送数据，并只能(zh nn)分时从总线接收数据只能分时向总线(zn xin)发送数据，但可同时从总线接收数据可同时向总线发送数据，并同时从总线接收数据可同时向总线发送数据，但只能分时从总线接收数据解：总线是一组能为多个部件分时共享的公共信息传送线路。共享是指总线上可以挂接多个部件，各个部件之间相互交换的信息都可以通过这组公共线路传送；分时是指同一时刻只允许有一个部件向总线发送信息，如果出现两个或两个以上部件同时向总线发送信息，势必导致信号冲突。当然，允许同一时刻，部件同时从总线上接收相同的信息

37、。答案B2、指令系统例题例1：计算机执行程序时，在一个指令周期的过程中，为了能够从内存中读指令操作码，首先是将以下什么的内容送到地址总线上？程序计数器PC；B、指令寄存器IR；C、状态寄存器SR；D、通用寄存器GR解：程序计数器PC用于记录需要执行的下一条指令操作码的地址，所以在读指令操作码时，应将程序计数器的内容送到地址总线上。例2：以下(yxi)关于CISC（complex instruction set computer，复杂指令集计算机）和RISC（reduced instruction set compulter，精简指令集计算机）的叙述(xsh)中，错误的是？在CISC中，复杂指令

38、(zhlng)都采用硬布线逻辑来执行一般而言，采用CISC技术的CPU，器芯片设计复杂读更高在RISC中，更适合采用硬布线逻辑执行指令采用RISC技术，指令系统的指令种类和寻址方式更少解：CISC：指令：数量多，使用频率差别大，可变长格式寻址方式：支持多种实现方式：微程序控制技术其它：无RISC：指令：数量少，使用频率接近，定长格式，大部分为单周期指令，操作寄存器，还有load/store操作内存寻址方式：支持方式少实现方式：增加了通用寄存器；硬布线逻辑控制为主；采用流水线其它：优化编译，有效支持高级语言所以并不是一味地说CISC就比RISC好，CISC有很多是没用上但造成了整个结构庞大3、计

39、算题存储容量(cn ch rn lin)计算例1：内存按字节编址，利用(lyng)8k*4bit的存储芯片构成84000H到8FFFFH的内存，共需多少片？A、6；B、8；C、12；D、24解：8FFFFH-84000H+1=8FFFFH+1-84000H=90000H-84000H=C000H，转化成10进制就是(jish)48k由于内存是按字节编址，所以存储容量为48k*8bit/8k*4bit=12另外知识1：字节Byte，1字节=1Byte=8bit所以：8b=1B1KB=1024B=1024*8b知识2：十六进制转十进制16进制就是逢16进1，但我们只有09这十个数字，所以我们用A，

40、B，C，D，E，F这六个字母来分别表示10，11，12，13，14，15。字母不区分大小写。十六进制数的第0位的权值为16的0次方，第1位的权值为16的1次方，第2位的权值为16的2次方所以C000H=12163+0162+0161+0160=49152B=48*1024B=48KB=48k知识3：十六进制减法同理减法，例如 43-2E3-E不够减 借来前面4的一位4就变为3 而3变为19（因为是16进制 所以什么都是16为单位 其实和10进制无区别） 这时19减E（14）得5而前面原来的4变为3 3-2=1所以(suy)得数为15、所以(suy)90000H-84000H=C000H4、计算

41、题磁道运转时间(shjin)计算例1：某磁盘磁头从一个磁道移动到另外一个磁道需要10ms。文件在磁盘上非连续存放，逻辑上相邻数据块的平均移动距离为10个磁道，每块的旋转延迟时间及传输时间分为100ms和2ms，则读取一个100块的文件需要多少ms时间？A10200；B11000；C11200；D20200解：首先寻道，即将磁头定位于目标磁道，然后通过磁盘的旋转定位于要读取的信息之上，最后读取并传输数据。所以读取每个数据需要耗费的平均时间为：10*10+100+2=202ms，100块的文件需要20200ms，答案D5、计算题cache相关计算例1：以下关于cache的叙述中，正确的是？在容量确定的情况下，替换算法的时间复杂度影响cache命中率的关键因素Cache的设计思想是在合理的成本提高命中率Cache的设计目标是容量尽可能与主存容量相等Cpu中的cache容量(rngling)应大于cpu之外的cache容量(rngling)解：（1）、平均(pngjn)访问时间计算如果