嵌入式系统设计作业及答案.docx

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1、嵌入式系统设计作业及答案嵌入式系统设计作业及答案 第0章 绪论 1、什么是数字系统设计技术？ 在解决了对不同目标信息的数字化编码、数字化传输、数字化解码的基本理论、算法定义和协议规范之后，对其如何进行系统的构成，如何以最优化的性能（如速度）、最低廉的成本（如芯片面积、集成密度等）来实现该系统的技术。2、什么是集成电路IC？ 集成电路（IC）是指通过一系列特定的加工工艺，将多个晶体管、电阻、电容等器件，根据肯定的电路连接集成在一块半导体单晶片（如Si或GaAs）或陶瓷等基片上，作为一个不行分割的整体完成某一特定功能的电路组件 3、什么是集成电路IP？ 集成电路IP是经过预先设计、预先验证，符合产

2、业界普片认同的设计规范和设计标准，具有相对独立功能的电路模块或子系统。其具有学问含量高、占用芯片面积小、运行速度快、功耗低、工艺容差性大等特点，可以复用(Reuse)于SOC、SOPC或困难ASIC设计中。4、什么是SOC？ SOC，即嵌入式系统发展的最高形式片上系统。从狭义角度讲,它是信息系统核心的芯片集成,是将系统关键部件集成在一块芯片上;从广义角度讲, SOC是一个微小型系统, 第1章 嵌入式系统基础学问 1、计算机系统的三大应用领域是什么？ 服务器市场，桌面市场，嵌入式市场 2、通用计算机与嵌入式系统的对比是什么？ 特征 通用计算机 嵌入式系统 形式和类型 看得见的计算机。按其体系结构

3、、运算速度和结构规模等因素分为大、中、小型机和微机。 看不见的计算机。形式多样，应用领域广泛，按应用来分。组成 通用处理器、标准总线和外设。 软件和硬件相对独立。 面对应用的嵌入式微处理器，总线和外部接口多集成在处理器内部。软件与硬件是紧密集成在一起的。开发方式 开发平台和运行平台都是通用计算机 采纳交叉开发方式，开发平台一般是通用计算机，运行 平台是嵌入式系统。二次开发性 应用程序可重新编制 一般不能再编程 3、分别从技术角度和系统角度给出嵌入式系统的定义 技术角度：以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪,应用系统对功能、牢靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特别要求的专用计算机系统。

4、是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在一起的系统 系统角度：嵌入式系统是设计完成困难功能的硬件和软件，并使其紧密耦合在一起的计算机系统 4、嵌入式系统的特点是什么？ 从三要素说：嵌入式：嵌入到对象体系中，有对象环境要求 专用性：软、硬件按对象要求裁减 计算机系统：实现对象的智能化功能 功耗限制、低成本、多速率、环境相关性、系统内核小、专用性强、不行垄断性、产品相对稳定性 具有实时性 5、请从嵌入式系统软件困难程度来对嵌入式系统进行分类？ 循环轮询系统，有限状态机系统，前后台系统，单处理器多任务系统，多处理器多任务系统 6、常用电平标准有哪些？理解电平匹配的含义。TTL：Transistor-

5、Transistor Logic 三极管结构。 Vcc：5V：VOH>=2.4V；VOL<=0.5V VIH>=2V；VIL<=0.8V LVTTL(Low Voltage TTL) LVTTL又分3.3V、2.5V以及更低电压的 Vcc：3.3V：VOH>=2.4V；VOL<=0.4V；VIH>=2V；VIL<=0.8V Vcc：2.5V：VOH>=2.0V；VOL<=0.2V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7V CMOS：Complementary Metal Oxide Semiconductor Vcc：5V：

6、VOH>=4.45V；VOL<=0.5V；VIH>=3.5V；VIL<=1.5V LVCMOS (Low Voltage CMOS) LVCMOS又分3.3V、2.5V以及更低电压的 Vcc：3.3V：VOH>=3.2V；VOL<=0.1V；VIH>=2.0V；VIL<=0.7V Vcc：2.5V：VOH>=2.0V；VOL<=0.1V；VIH>=1.7V；VIL<=0.7V ECL：Emitter Coupled Logic 放射极耦合逻辑电路 Vcc=0V，Vee：-5.2V ： VOH=-0.88V；VOL=-1.7

7、2V；VIH=-1.24V；VIL=-1.36V PECL（Positive ECL ） Vcc=5V: VOH=4.12V；VOL=3.28V；VIH=3.78V；VIL=3.64V LVPECL（low voltage PECL ） Vcc=3.3V； VOH=2.42V；VOL=1.58V；VIH=2.06V；VIL=1.94V LVDS：Low Voltage Differential Signaling 低压差分信号传输 LVDS运用留意：可以达到600M以上，PCB要求较高，差分线要求严格等长。 差分幅度输出为350mV400mV，输入阈值为100mV 7、什么是集成电路的封装？封

8、装考虑的主要因素有哪些？常用的封装有哪些？ 封装指把硅片上的电路管脚, 用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接 。 需考虑的因素：安装半导体集成电路芯片用的外壳 安放、固定、密封、保持芯片和增加电热性能 内部芯片与外部电路的连接 常用封装：DIP( Dual In-line Package ) 双列直插封装 PLCC(Plastic Leaded Chip Carrier) 带引线的塑料芯片载体 PQFP( Plastic Quad Flat Package)塑料方形扁平封装 SOP( Small Outline Package)小外型封装 PGA(Pin Grid Array Packa

9、ge),插针网格阵列封装 BGA(Ball Grid Array Package),球珊阵列封装 CSP(Chip Size Package),芯片级封装 8、名词说明：ASIC、CPLD、FPGA、VerilogHDL，并谈谈 CPLD和FPGA的区分是什么？ ASIC (Application Specific Integrated Circuits) 专用集成电路 CPLD (Complex Programmable Logic Device) 困难可编程逻辑器件 FPGA (Field Programmable Gate Array ) 现场可编程门阵列 VerilogHDL (Ver

10、ilog Hardware Description Language) Verilog HDL是一种硬件描述语言（HDL:Hardware Discription Language），是一种以文本形式来描述数字系统硬件的结构和行为的语言，用它可以表示逻辑电路图、逻辑表达式，还可以表示数字逻辑系统所完成的逻辑功能 区分： CPLD FPGA 内部结构 Productterm Lookup Table 程序存储 内部EEPROM SRAM，外挂EEPROM 资源类型 组合电路资源丰富 触发器资源丰富 运用场合 完成限制逻辑 能完成比较困难的算法 其他资源 EAB，锁相环 集成度 低 高 速度 慢

11、快 时延 固 定 不固定 保密性 可加密 一般不能保密 FPGA采纳SRAM进行功能配置，可重复编程，但系统掉电后，SRAM中的数据丢失。因此，需在FPGA外加EPROM，将配置数据写入其中，系统每次上电自动将数据引入SRAM中。CPLD器件一般采纳EEPROM存储技术，可重复编程，并且系统掉电后，EEPROM中的数据不会丢失，适于数据的保密。 FPGA器件含有丰富的触发器资源，易于实现时序逻辑，适合于数据密集型。CPLD的与或阵列结构，使其适于实现大规模的组合功能，但触发器资源相对较少，适合于限制密集型。FPGA为细粒度结构，CPLD为粗粒度结构。FPGA内部有丰富连线资源，CLB分块较小，

12、芯片的利用率较高。CPLD的宏单元的与或阵列较大，通常不能完全被应用，且宏单元之间主要通过高速数据通道连接，其容量有限，限制了器件的敏捷布线，因此CPLD利用率较FPGA器件低。FPGA为非连续式布线，CPLD为连续式布线。FPGA器件在每次编程时实现的逻辑功能一样，但走的路途不同，因此延时不易限制，要求开发软件允许工程师对关键的路途赐予限制。CPLD每次布线路径一样，CPLD的连续式互连结构利用具有同样长度的一些金属线实现逻辑单元之间的互连。连续式互连结构消退了分段式互连结构在定时上的差异，并在逻辑单元之间供应快速且具有固定延时的通路。CPLD的延时较小。9、查找表是什么？ 查找表是用简洁的

13、查询操作替换运行时计算的数组或者 associative array 这样的数据结构。查找表（Look-Up-Table)简称为LUT，LUT本质上就是一个RAM。（目前FPGA中多运用4输入的LUT，所以每一个LUT可以看成一个有4位地址线的16x1的RAM。当用户通过原理图或HDL语言描述了一个逻辑电路以后，PLD/FPGA开发软件会自动计算逻辑电路的全部可能的结果，并把结果事先写入RAM,这样，每输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。） 10、锁相环的主要用途是什么？画出其简要原理框图。锁相环技术目前的应用集中在以下三个方面：第一 信号的调

14、制和解调；其次 信号的调频和解调；第三信号频率合成电路。 11、名词说明：抖动（Jitter）、容忍度（Tolerance）、预加重（Pre-emphasis）和均衡（Equalization） 抖动（Jitter）:衡量系统发送一样性和稳定性的指标。数据发送端的抖动越小越好，抖动越小，说明发端的稳定性和一样性越好，越利于收端无误的接受信息。 容忍度（Tolerance）：指收端对发端的抖动不敏感或任耐程度，表示收端复原数据的实力。接收端的容忍度越大越好，容忍度大，说明即使到达收端的数据有肯定的抖动，收端也能正确地复原数据信息。预加重（Pre-emphasis）:高速信号在距离传输过程中，其高

15、频重量的衰减远大于低频重量，所以须要对高频重量预先补偿，其目的是使信号在收端频谱能量均衡，信号失真小。均衡（Equalization）：也是改善频谱，校正信号失真的有效手段，其在收端通过数字处理校正传输过程中的失真。 12、什么是SOPC？其基本特征是什么？ 可编程片上系统（SOPC）是一种特别的嵌入式微处理器系统 特征： 嵌入式处理器IP Core为核心（多处理器） 具有小容量片内高速RAM资源 丰富的IP Core资源可供敏捷选择 足够的片上可编程逻辑资源 处理器调试接口和FPGA编程接口共用或并存 可能包含部分可编程模拟电路 单芯片、低功耗、微封装 13、具体介绍嵌入式系统设计的流程。理

16、解嵌入式系统的交叉开发环境。 需求分析->规格说明->体系结构设计->构件设计->系统调试与集成 交叉开发环境： 宿主机（Host） ，是用于开发嵌入式系统的计算机。一般为PC机（或者工作站），具备丰富的软硬件资源，为嵌入式软件的开发供应全过程支持。目标机（Target），即所开发的嵌入式系统，是嵌入式软件的运行环境，其硬件软件是为特定应用定制的。在开发过程中，目标机端需接收和执行宿主机发出的各种吩咐如设置断点、读内存、写内存等，将结果返回给宿主机，协作宿主机各方面的工作。14、嵌入式软件的调试环境和固化环境的区分。阶段 调试环境 固化环境 编译 目标文件须要调试信息

17、目标文件不须要调试信息 链接 应用系统目标代码不须要Boot模块，此模块已由 目标板上的监视器程序实现。应用系统目标代码必需以Boot模块作为入口模块。定位 程序的全部代码段、数据段都依次被定位到调试 空间的RAM中。程序的各逻辑段根据其不同的属性分别定位到非易 失性存储空间（ROM）或RAM中 下载 宿主机上的调试器读入被调试文件，并将其下载 到目标机上的调试空间中，目标机掉电后全部信 息全部丢失。在宿主机上利用固化工具将可固化的应用程序写入 目标机的非易失性存储器中，目标机掉电后信息不丢失。运行 被调试程序在目标监控器的限制下运行，并与后 者共享某些资源，如CPU资源、RAM资源以及通 信

18、设备（如串口、网口等）资源。程序在真实的目标硬件环境上运行 第2章 1、CISC、RISC的特点是什么？ CISC：困难指令集（Complex Instruction Set Computer），具有大量的指令和寻址方式，指令长度可变。8/2原则：80%的程序只运用20%的指令，大多数程序只运用少量的指令就能够运行 RISC：精简指令集（Reduced Instruction Set Computer)，只包含最有用的指令，指令长度固定，确保数据通道快速执行每一条指令，使CPU硬件结构设计变得更为简洁 2、哈佛结构、冯诺依曼结构的区分？ 哈佛结构：程序存储器与数据储存器分开；供应了较大的带宽；

19、适合数字信号处理；大多数DSP都是哈佛结构 冯诺依曼结构：单一处理部件完成计算、存储及通信功能；线性组织的定长存储单元（地址）；存储空间的单元（地址）是干脆寻址的；运用低级机器语言，其指令完成基本操作码的简洁操作；对计算进行集中的依次限制（程序存储）；首次提出“地址”和“程序存储”的概念 3、ARM处理器的特点？ 1. 低功耗、低成本、高性能 2. 采纳RISC体系结构 3. 大量运用寄存器 4. 高效的指令系统 4、ARMv7定义了哪3种不同的处理器配置，其各自的应用特点是什么？ Profile A是面对困难、基于虚拟内存的OS和应用的 Profile R是针对实时系统的 Profile M

20、是针对低成本应用的优化的微限制器的。5、流水线技术及其特点。流水线(Pipeline)技术：几个指令可以并行执行 特点：提高了CPU的运行效率 内部信息流要求通畅流淌 6、什么是CACHE？为什么要引入CACHE？ 高速缓存（一种小容量高速存储器）。微处理器的时钟频率比内存速度提高快得多，高速缓存可以提高内存的平均性能。7、典型计算机的存储层次是什么？存储系统面临的两个主要问题是什么？ 离CPU越近，存取速度越快，价格也越高，因此容量也越小；存储系统面临的两个主要问题是：1、高速度和低成本之间的冲突；2、大容量和低成本之间的冲突 8、简述下ARM处理器存储的大端模式和小端模式？ 大端模式：字数

21、据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中 小端模式：低地址中存放的是字数据的低字节，高地址存放的是字数据的高字节 9、ARM处理器的七种工作模式是什么？ARM的两种工作状态呢？ 处理器模式 说明 备注 用户 (usr) 正常程序执行模式 不能干脆切换到其它模式 系统 (sys) 运行操作系统的特权任务 与用户模式类似，但具有可以干脆切换到其它模式等特权 快中断 (fiq) 支持高速数据传输及通道处理 FIQ异样响应时进入此模式 中断 (irq) 用于通用中断处理 IRQ异样响应时进入此模式 管理 (svc) 操作系统爱护模式 系统复位和软件中断响应时进入此模式 中止 (abt

22、) 用于支持虚拟内存和/或存储器爱护 在ARM7TDMI没有大用处 未定义 (und) 支持硬件协处理器的软件仿真 未定义指令异样响应时进入此模式 ARM状态：此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令 Thumb状态：此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令 10、ARM处理器的基本寻址方式有哪些？ 1.寄存器寻址； 2.马上寻址； 3.寄存器移位寻址； 4.寄存器间接寻址； 5.基址寻址； 6.多寄存器寻址； 7.堆栈寻址； 8.块拷贝寻址； 9.相对寻址。11、总线的主要参数：总线宽度、总线频率、总线带宽。它们之间的关系是什么? 总线宽度，又称总线位宽，指的是总线能同时传送数据的位

23、数。总线频率，总线工作速度的一个重要参数，工作频率越高，速度越快。通常用MHz表示。总线带宽，又称总线的数据传送率，是指在肯定时间内总线上可传送的数据总量，用每秒最大传送数据量来衡量。总线带宽越宽，传输率越高。 关系：总线带宽(单位:MB/s) =（总线宽度/8） 总线频 12、简述AMBA总线。 AMBA（Advanced Microcontroller Bus Architecture）是ARM 公司研发的一种总线规范，目前主要版本为2.0 版本。2.0版AMBA标准定义了三组总线：AHB(AMBA高性能总线)、ASB(AMBA系统总线)、和APB(AMBA外设总线)。其中：AHB(Adv

24、anced High-performance Bus)：用于高性能系统模块的连接，支持突发模式数据传输和事务分割；可以有效地连接处理器、片上和片外存储器，支持流水线操作。APB（Advanced Peripheral Bus）：用于较低性能外设的简洁连接，一般是接在AHB系统总线上的其次级总线。 13、建立时间、保持时间。 tSU (时钟建立时间) ：在触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据稳定不变的时间，假如建立时间不够，数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器 tH(时钟保持时间) ：在触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的时间， 假如保持时间不够，数据同样不能被打入触发器 14、AR

25、M9TDMI中的T、D、M、I的含义是什么？ T：16位宽度的压缩指令集（Thumb） D：支持在片调试（Debug），允许处理器响应调试恳求暂停 M：具有增加型乘法器，可生成64位的结果 I：嵌入式ICE部件，可供应片上断点和调试点的支持 第3章 1、Nand Flash和Nor Flash的区分？ Nor Flash Nand Flash 写入/清除一个块的操作时间 15s 24ms 读性能 1200-1500KB 600-800KB 写性能 <80KB 200-400KB 接口/总线 SRAM接口/独立地址数据总线 8位地址/数据/限制总线，I/O接口复合 读取模式 随机读取 串行

26、地存取数据 成本 较高 较低，单元尺寸约为NOR的一半，生产过程简洁，同样大小的芯片可以做更大的容量 容量及应用场合 164MB，主要用于存储代码 8MB4GB，主要用于存储数据 编写次数（耐用性） 约10万次 约100万次 位交换（bit位反转） 少 较多，关键性数据须要错误探测/错误更正(EDC/ECC)算法 坏到处理 无，因为坏块故障率少 随机分布，无法修正 2、ROM、SRAM和SDRAM这三者的区分是什么？ ROM是只读存储器 SRAM是静态随机存取存储器；DRAM是动态随机存取存储器。SRAM读写速度比DRAM读写速度快； SRAM比DRAM功耗大； DRAM的集成度可以做得更大，

27、则其存储容量更大； DRAM须要周期性地刷新，而SRAM不须要。 3、SDRAM的寻址方式是什么（以HY57V56120FTP为例）？Nand Flash的寻址方式是什么（以K9F2G08U0A为例）？ SDRAM内部是一个存储阵列，可以把它想象成一个表格，和表格的检索原理一样，先指定行，再指定列，就可以精确找到所须要的存储单元，这是内存芯片寻址的基本原理，这个表格称为逻辑Bank。以HY57V56120FTP为例,通过BA1，BAO实现对表格的选择，通过和实现行与列的定位，从而寻到地址。 而对NANDFlash以周期进行选择。以K9F2G08U0A为例，其规定了用5个周期来实现。第一个周期访

28、问的地址为A0A7；其次个周期访问的地址为A8A11，它作用在IO0IO3上，而此时IO4IO7必需为低电平；第三个周期访问的地址为A12A19；第四个周期访问的地址为A20A27；第五个周期访问的地址为A28，它作用在IO0上，而此时IO1IO7必需为低电平。前两个周期传输的是列地址，后三个周期传输的是行地址。通过分析可知，列地址是用于寻址页内空间，行地址用于寻址页，假如要干脆访问块，则须要从地址A18起先。 4、什么是虚拟内存技术？为什么要引入虚拟内存技术？ 所谓虚拟存储机制，指的是把多个存储介质模块通过肯定的手段集中管理。即利用一个存储池（Storage Pool）将全部存储介质模块统一

29、管理，因而从系统角度看到的就不是多个存储介质模块，而是一个被分区或者分卷的超大容量的存储系统。这种将多个存储介质模块统一管理起来，为运用者供应大容量、高数据传输性能的存储系统的技术，就称为虚拟存储技术。虚拟内存技术就是典型的虚拟存储技术 引入虚拟内存技术可以实现虚拟地址空间到物理存储空间的映射；存储器访问权限的限制；设置虚拟存储空间的缓冲特性。 5、存储管理单元MMU的作用是什么？为什么引入快表？（提示：理解课件例1，例2） 实现虚拟地址空间到物理存储空间的映射； 存储器访问权限的限制； 设置虚拟存储空间的缓冲特性。 为了实现不同层次的管理，有两种地址映射方式： 分段方式和分页方式。 分段方式

30、支持较大的、随意大小的主存储区域； 分页方式支持较小的、特定大小的主存储区域。 6、设计接口电路的必要性是什么？I/O接口设计的重点又是什么？ 设计接口电路的必要性： a)解决CPU和外围设备之间的时序协作和通信联络问题。 b)解决CPU和外围设备之间的数据格式转换和匹配问题。c)解决CPU的负载实力和外围设备端口选择问题。I/O接口设计的重点： 设计I/O接口逻辑以及开发其驱动程序。 7、一个典型的I/O接口逻辑内部通常具有哪几种类型的寄存器？其各自的作用是什么？（会对I/O接口进行简洁编程操作） 一个典型的I/O接口逻辑内部通常具有三种类型的寄存器：数据寄存器、限制寄存器和状态寄存器。 数

31、据寄存器用来保存CPU核传送给I/O设备的数据，或者I/O设备传送给CPU核的数据； 限制寄存器用来保存由CPU核发来的限制操作吩咐； 状态寄存器保存着I/O接口逻辑在数据传送过程中正在发生的或者最近发生的事务特征信息，CPU核可以通过读取状态寄存器的内容来监控I/O的操作。8、什么是GPIO接口？其主要作用？ GPIO接口就是通用并行I/O接口 主要作用是传送需并行交互的信息，或者是开关量信号。 9、OSI结构模型详细由哪几层组成，其各层的作用分别是什么？ （1）物理层。规定了网络设备间最底层的接口特性，包括物理连接的机械特性（即接插件的大小、形态等）、电气特性（即代表逻辑“1”和逻辑“0”

32、的电参数）、电子部件和物理部件的基本功能以及位交换的基本过程。 （2）数据链路层。主要作用是限制信息在单一链路中传输的差错，通常包括传输信息的校验、总线错误检测等。（3）网络层。定义了基本的端到端数据传输服务，网络层在多数据链路存储转发网络中特殊重要。（4）传输层。定义了面对连接的服务，它可以保证数据按肯定的依次、无差错地在多条链路上传送。（5）会话层。供应了一种限制网络上终端用户交互的机制，例如数据分组和检测点。（6）表示层。规定了数据交换的格式，并且为应用程序供应有效的转换工具。（7）应用层。供应了终端用户程序和网络之间的一个应用程序接口。10、TCP/IP模型的详细由哪几层组成，其各层的

33、作用分别是什么？简要说明TCP/IP协议的数据封装和解封装的过程。1) 应用层。应用层协议支持了文件传输、电子邮件、远程登录、网络管理、Web阅读等应用。2）传输层。传输层的两项主要功能：流量限制：通过滑动窗口实现和牢靠传输：由序号和确认来实现。传输层供应了面对连接的、牢靠的TCP和无连接的UDP两种传输协议。3）网际层。本层供应无连接的传输服务（不保证送达，不保序）。本层的主要功能是找寻一条能够把数据报送到目的地的路径。4）网络接口层。接收发送IP包，包括：设备驱动器和网卡 11、网卡的主要功能主要是什么？ 网卡的功能主要有以下三个： （1）数据的封装与解封，发送时将上一层交下来的数据加上首

34、部和尾部，成为以太网的帧。接收时将以太网的帧剥去首部和尾部，然后送交上一层。 （2）链路管理，主要是CSMA/CD协议的实现。 （3）编码与译码，即曼彻斯特编码与译码。 12、简要介绍RS232标准和RS485标准？ RS-232C 物理特征： DB-25 DB-15 DB-9 信号连线：爱护地、TXD/RXD、 RTS/CTS、DSR、DTR 电平规定： -5V -15V 之间的电平表示逻辑 “1” +5V +15V 之间的电平表示逻辑 “0” RS-485 在RS-232基础上发展起来的，只规定了接口电路的电气特性，而没有规定机械特性、数据格式及通信协议等方面的内容。这些方面的规定可以参照

35、RS-232C标准。 平衡传输 发送驱动器A,B之间 正电平： +2V-+6V 负电平： -2V- -6V 接收端A,B之间 正电平：大于600mV 负电平：小于-200mV 第4章 1、什么是软件，它一般包含哪几部分，各部分的作用是什么？ 软件(software)是计算机系统中与硬件(hardware)相互依存的另一部分，它包括程序(program)、相关数据(data)及其说明文档(document)。 其中： 程序是根据事先设计的功能和性能要求执行的指令序列； 数据是程序能正常操纵信息的数据结构； 文档是与程序开发维护和运用有关的各种图文资料。2、什么是操作系统？操作系统的主要功能是什么

36、？ 操作系统是计算机中最基本的程序。操作系统负责计算机系统中全部软硬资源的安排与回收、限制与协调等并发的活动；操作系统供应用户接口，运用户获得良好的工作环境；操作系统为用户扩展新的系统功能供应软件平台。 操作系统抽象了一个实际的硬件系统，运用户程序运行在一个虚拟的硬件上。它的主要功能有： （1）存储器管理 （2）进程管理 （3）设备驱动 （4）文件系统 3、名词说明：并发，并行，时间片 并行：是指两或多个事务在同一时刻发生。 并发：是两或多个事务在同一时间间隔内发生。时间片：CPU安排给各个进程的时间。4、进程是什么？它有什么特征？进程与程序的关系是什么？ 进程是一个具有肯定独立功能的程序关于

37、某个数据集合的一次运行活动。它是操作系统动态执行的基本单元，在传统的操作系统中，进程既是基本的安排单元，也是基本的执行单元。进程的特征： 动态性：进程的实质是程序在多道程序系统中的一次执行过程，进程是动态产生，动态消亡的。 并发性：任何进程都可以同其他进程一起并发执行 独立性：进程是一个能独立运行的基本单位，同时也是系统安排资源和调度的独立单位； 异步性：由于进程间的相互制约，使进程具有执行的间断性，即进程按各自独立的、不行预知的速度向前推动 结构特征：进程由程序、数据和进程限制块三部分组成。 进程与程序的关系： 程序是指令的有序集合，其本身没有任何运行的含义，是一个静态的概念。而进程是程序在

38、处理机上的一次执行过程，它是一个动态的概念。 程序可以作为一种软件资料长期存在，而进程是有肯定生命期的。程序是永久的，进程是短暂的。 进程更能真实地描述并发，而程序不能； 进程是由进程限制块、程序段、数据段三部分组成; 进程具有创建其他进程的功能，而程序没有。 同一程序同时运行于若干个数据集合上，它将属于若干个不同的进程。也就是说同一程序可以对应多个进程。 5、常用哪些指标来评价嵌入式实时操作系统？ 主要有三个指标来衡量系统的性能： 响应时间(Response Time) 生存时间(Survival Time) 吞吐量(Throughput) 6、具体介绍一下内核及其作用。Linux操作系统的

39、内核主要由哪几个子系统组成，简要说明其各子系统的作用。 内核是操作系统的核心部分，为应用程序供应平安访问硬件资源的功能。干脆操作计算机硬件是很困难的，内核通过硬件抽象的方法屏蔽了硬件的困难性和多样性。通过硬件抽象的方法，内核向应用程序供应了统一和简洁的接口，应用程序设计困难程度降低。事实上，内核可以被看做是一个系统资源管理器，内核管理计算机系统中全部的软件和硬件资源。内核主要负责管理各个任务（通过进程运行），或者说为每一个任务安排CPU的时间及其相关的资源，并且负责任务之间的通信。内核供应的基本服务是任务切换。内核确定着系统的性能和稳定性。 Linux的内核主要由5个子系统组成：进程程度、内存

40、管理、文件系统、网络接口和进程间通信。 （1）进程调度 进程调度模块负责限制进程对CPU资源的运用。所实行的调度策略是使得各个进程能够公允合理地访问CPU，同时保证内核能刚好地执行硬件操作。（2）内存管理 内存管理模块用于确保全部进程能够平安地共享主存储区域。（3）文件系统 文件系统模块用于支持对外部设备的驱动和操作。虚拟文件系统模块通过向全部的外部存储设备供应一个通用的文件接口，隐藏了各种硬件设备的不同细微环节，从而供应并支持与其他操作系统兼容的多种文件系统格式。（4）网络接口 网络接口供应了对各种网络标准的存取和对各种网络硬件的支持。网络接口可分为网络协议和网络驱动程序。网络协议部分负责实

41、现每一种可能的网络传输协议。网络设备驱动程序负责与硬件设备通信，每一种可能的硬件通信设备都有相应的设备驱动程序。（5）进程间通信 支持进程之间各种通信机制。其通信机制主要包括信号、文件锁、管道、等待队列、信号量、消息队列、共享内存和套接字等。7、在操作系统中，I/O管理采纳层次结构的思想。从上到下一般分为几层？各层的主要作用是什么？ 为了有效组织和管理各种不同的设备，采纳分层的思想，从上到下分为四层，分别为API、设备管理、驱动逻辑和硬件抽象。API层 用于对设备管理层供应的驱动结构进行进一步的包装，以便利应用程序运用。 设备管理层 管理系统中的设备，并向上提高统一的接口。 驱动逻辑层 检测设

42、备和初始化设备 使设备投入运行和退出服务 从设备接收数据并提交给内核 从内核接收数据送到设备 检测和处理设备错误 硬件抽象层 是硬件功能模块的集合，是对硬设备功能的第一层抽象，实现基本的IO操作。8、简述Linux驱动程序开发流程。（1） 查看原理图、数据手册，了解设备的操作方法。（2）在内核中找到相近的驱动程序，以它为模板进行开发。（3）实现驱动程序的初始化：比如向内核注册这个驱动程序，这样应用程序传入文件名时，内核才能找到相应的驱动程序。（4）设计所要实现的操作，比如open、close、read、write等函数。（5）实现中断服务（不是每个设备驱动所必需的） （6）编译该驱动程序到内核

43、中，或者用insmod吩咐加载。（7）测试驱动程序。9、什么是移植？移植的总体原则和实质分别是什么？ 移植：为了一套软件适合于某一个选定的硬件平台环境，使得这套软件在其上能正常 运行而进行的平台相关代码的修改。总体原则：下层程序模块与系统的硬件细微环节（包括CPU类型、存储器结构和外围硬件组成等）紧密相关，上层程序模块与硬件细微环节无关。 实质：把与硬件细微环节有关的那些程序模块进行必要的修改，以使得其适应于所运行的硬件环境。 10、启动引导程序的移植主要完成哪些工作？大部分Bootloader由两部分组成，简述其详细的执行步骤？ 通常系统上电启动，首先运行的是系统启动引导程序，由其把操作系统

44、内核的一部分加载到主存，并把硬件的限制权交给该部分内核，再由该部分内核程序限制操作系统的其他部分程序加载到主存中，最终由操作系统限制用户应用程序的执行。 运行引导程序启动系统时，完成的是对硬件系统的初始化工作，主要有初始化中断向量表、初始化堆栈指针寄存器和主存储器等。这部分程序是与系统的CPU体系结构、主存储空间等硬件细微环节紧密相关的。 大多数BootLoader都分为stage1和stage2两大部分。BootLoader的stage1通常包括以下步骤 为加载 BootLoader 的 stage2 打算 RAM 空间 拷贝 BootLoader 的 stage2 到 RAM 空间中 设置好堆栈 跳转到 stage2 的 C 入口点 BootLoader的stage2通常包括以下步骤 初始化本阶段要运用到的硬件设备 调用应用程序或启动内核