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            2015計(jì)算機(jī)三級(jí)《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)》強(qiáng)化練習(xí)題(8)

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              論述題:

              1.論述外設(shè)寄存器的作用、分類,以及每種分類完成的功能。

              答:外設(shè)寄存器又稱為“I/O端口”,處理器對(duì)為外部設(shè)備的訪問(wèn),就是通過(guò)對(duì)外設(shè)寄存器讀寫完成的。

              外設(shè)寄存器分為3種:

              控制寄存器,用來(lái)控制外設(shè)行為。

              狀態(tài)寄存器,用來(lái)指示外設(shè)的當(dāng)前狀態(tài)。

              數(shù)據(jù)寄存器,用來(lái)存儲(chǔ)外設(shè)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(gè)原則:等效原則、有效原則、經(jīng)濟(jì)原則。

              嵌入式程序優(yōu)化分為3類:

              運(yùn)行速度優(yōu)化,在充分掌握軟硬件特性的基礎(chǔ)上,通過(guò)應(yīng)用程序結(jié)構(gòu)調(diào)整等手段,來(lái)縮短完成指令任務(wù)所需的運(yùn)行時(shí)間。

              代碼尺寸優(yōu)化,在能夠正確實(shí)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(yùn)行時(shí)間盡可能少的小孩硬件資源,以達(dá)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(gè)層次的作用。

              答:文件系統(tǒng)提供了在線存儲(chǔ)和訪問(wèn)包括數(shù)據(jù)和程序在內(nèi)的文件內(nèi)容的機(jī)制。

              I/O控制層,為文件系統(tǒng)的最低層,實(shí)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(shè)備驅(qū)動(dòng)程序發(fā)送指令,以完成對(duì)磁盤上的物理塊進(jìn)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(gòu)層次來(lái)論述嵌入式軟件系統(tǒng)模型。

              答:從軟件的架構(gòu)層次啦論述嵌入式軟件模型共有3種。

              沒(méi)有OS和BSP的模型,這種,模型沒(méi)有OS的概念,在硬件層上直接是應(yīng)用程序,應(yīng)用程序是高的相關(guān)的,直接與硬件打交道。

              有OS沒(méi)有BSP的模型,這種模型有嵌入式OS負(fù)責(zé)與硬件交互、管理資源、應(yīng)用程序,利用OS的API和庫(kù)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(fù)責(zé)與硬件交互。

              5.論述層次化的存儲(chǔ)模型中,都有哪些存儲(chǔ)器,以及它們典型的大小。

              答:層次化存儲(chǔ)模型中一般有5種存儲(chǔ)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(chǔ)之間,一般為10-1000KB;

              主存儲(chǔ)器,即通常所說(shuō)的內(nèi)存,一般為10-1000MB;

              本地外存,一般指機(jī)器上的區(qū)別于內(nèi)存的存儲(chǔ)器,此存儲(chǔ)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(yuǎn)程外存,一般只通過(guò)網(wǎng)絡(luò)與本機(jī)互聯(lián)的外部設(shè)備,一般為1TB到無(wú)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(jìn)行相關(guān)代碼的優(yōu)化。

              代碼壓縮優(yōu)化,即通過(guò)對(duì)代碼進(jìn)行重新編碼,以減少輸出序列的形式,但是這個(gè)序列是不可以直接運(yùn)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(jìn)行硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候,把處理器的地址總線直接與主存儲(chǔ)器相連,處理器就可以通過(guò)地址總線對(duì)主存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)。

              使用物理地址的弊端主要有4點(diǎn):

              在使用物理地址的情況下,處理器可以使用的實(shí)際內(nèi)存數(shù)量就是物理內(nèi)存的總量,如果想訪問(wèn)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(duì)所有內(nèi)存的訪問(wèn)權(quán)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(quán)限都是一樣的。

              如果在多任務(wù)的情況下,物理尋址也無(wú)法為每個(gè)獨(dú)立的任務(wù)提供相應(yīng)的保護(hù)機(jī)制,因?yàn)樗娴娜蝿?wù)是運(yùn)行在同一個(gè)地址空間內(nèi)。

              物理內(nèi)存尋址方式下的內(nèi)存,無(wú)法按照隨需的原則來(lái)使用。

              8.論述運(yùn)行速度優(yōu)化的方法。

              答:運(yùn)行速度優(yōu)化主要方法如下:

              采用好的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),高效算法與恰當(dāng)?shù)臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以使應(yīng)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(shí)間效率和空間效率都比較差。

              減小運(yùn)行強(qiáng)度,在程序中盡量不要進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算,比如浮點(diǎn)數(shù)的開放等,對(duì)于耗時(shí)、耗資源的運(yùn)算,可以采用空間換時(shí)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(duì)于不需要循環(huán)變量參加的語(yǔ)句,放到循環(huán)外,對(duì)于循環(huán)條件的盡量減少判斷。

              9.論述基本的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu),以及各個(gè)部分的主要任務(wù)。

              答:基本的計(jì)算機(jī)的體系結(jié)構(gòu)主要由4部分組成:

              微處理器,從內(nèi)存獲取機(jī)器語(yǔ)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(yīng)其他硬件的中斷請(qǐng)求。

              存儲(chǔ)器,用來(lái)存儲(chǔ)指令和數(shù)據(jù)。

              輸入輸出模塊,負(fù)責(zé)在處理器、存儲(chǔ)器和外部設(shè)備之間交換數(shù)據(jù)。

              系統(tǒng)總線,為處理器、存儲(chǔ)器和輸入輸出模塊提供數(shù)據(jù),控制等信號(hào)通道和傳輸?shù)脑O(shè)施。

              10.論述復(fù)雜的嵌入式軟件系統(tǒng)架構(gòu)模型的組成,以及這種模型的優(yōu)點(diǎn)。

              答:復(fù)雜的嵌入式軟件系統(tǒng)架構(gòu)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(duì)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(yīng)用編程接口,是操作系統(tǒng)提供給應(yīng)用程序的編程接口

              應(yīng)用程序,位于最頂層負(fù)責(zé)系統(tǒng)功能和業(yè)務(wù)邏輯的實(shí)現(xiàn)

              這種模型在操作系統(tǒng)與硬件之間對(duì)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(wú)關(guān)的代碼,提高了程序的移植性,方便嵌入式系統(tǒng)跨平臺(tái)移植。

              11論述常見(jiàn)的特殊目的寄存器的作用。

              答:常見(jiàn)的特殊目標(biāo)寄存器一般有3種

              程序計(jì)數(shù)器,用來(lái)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(huì)從程序的計(jì)數(shù)器指示的內(nèi)存地址處進(jìn)行移植

              棧地址寄存器,指向內(nèi)存中棧的地址,當(dāng)使用壓棧指令進(jìn)行壓棧操作的時(shí)候,棧地址寄存器的值會(huì)自動(dòng)減少,當(dāng)使用退棧指令從棧中取數(shù)據(jù)的時(shí)候,棧地址寄存器的值會(huì)自動(dòng)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(dāng)前狀態(tài)

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