|
[ i=0
MOV R3,#1
B EXIT
| B a ;否则跳到a
]
]
a
MOV R4,R1 ;R4=i
MOV R2,#i-1 ;R2=i-1
SUBTRACT
MUL R3,R4,R2 ;R3=R4*R2,即,R3=i*(i-1)
MOV R4,R3 ;把R3的值给R4,因为MUL指令前两个寄存器不能一样
SUB R2,R2,#1 ;R2=R2-1
CMP R2,#0 ;比较R2是否为0
BNE SUBTRACT ;不为0 则跳到SUBTRACT处
BEQ EXIT ;如果为0则跳到EXIT处
DATA
MOV R0,#0 ;用MOV 赋值
MOV R1,#i
MOV R3,#0
MOV R15,R14 ;返回
EXIT
B EXIT ;死循环
END
4．8用汇编语言编写一个函数实现数据块复制的功能，以字为单位。
答：
AREA EXAMPLE2,CODE,READONLY
ENTRY
LDR R0 ,=0XFF ;把地址0X10赋给R0
LDR R5,=0X0F ;把地址0X20赋给R5
START
STMIA R0,{R1-R4} ;把R1到R2的值依次赋给R0为首地址
;的内存单元中，每次赋完一次值，R0自
;动加1
LDMIA R5,{R1-R4} ;把R1到R4的值依次赋给以R5为首地
;址的内存单元中，R5每次自动加1
STOP
B STOP ;死循环
END
4.9举例说明在高速缓存命中率低时对程序性能的影响。
答：高速缓存的命中率随缓冲区的增加而提高。高速缓存的命中减少了对磁盘的访问，并因此提高了系统的整体性能。如果高速缓存的命中率降低，高速缓存对CPU的有效访问就会减弱，系统运行就会变慢，程序的运行就会变慢。
第1章
（1）嵌入式系统的定义是什么？嵌入式系统具有哪些主要特点？ 目前最通用的定义为：“以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可裁剪、功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。” 答：更为广泛的概念：“除通用计算机系统外，一切智能的电子设备都属于嵌入式设备”。 主要特点如下：
? 在硬件上，嵌入式系统至少拥有一个高性能处理器作为硬件平台（目前以32位处理器为主流），如ARM、MIPS等处理器。
? 在软件上，嵌入式系统拥有一个多任务操作系统为软件系统平台，如Linux、WinCE、Symbian、μc/osII、VxWork等。
（2）嵌入式系统与传统的单片机系统在软件和硬件上有哪些主要的不同？ 答：
（1）在硬件上，嵌入式系统至少拥有一个高性能处理器作为硬件平台，而单片机系统一般为8位处理器和16位处理器。
（2）在软件上，嵌入式系统拥有一个多任务操作系统为软件系统平台，单片机系统则一般为单任务软件。
（3）常见的处理器有哪些类型，各有什么特点。各类处理器主要应用在哪些领域？ 答：
微控制器：微控制器的最大特点是单片化，体积大大减小，从而使功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器的片上外设资源一般比较丰富，适合于控制。 数字信号处理器：在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，数字信息信号处理器在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上获得了大规模的应用。
微处理器：以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、低功耗、可靠性高的优点。 片上系统：主要特点包括（1）改变内部工作电压，降低芯片功耗。（2）减少芯片对外管脚数，简化制造过程。（3）减少外围驱动接口单元及电路板之间的信号传递，可以加快微处理器数据处理的速度。（4）内嵌的线路可以避免外部电路板在信号传递时所造成干扰信号。
（4）在嵌入式系统中，操作系统具有怎样主要功能和特点？ 答：
? 方便用户使用，OS应该使计算机系统使用起来十分方便。
? 扩展机器功能，OS应该对系统硬件功能进行充分融合利用，扩充机器功能。 ? 管理系统资源，OS应该管理好系统中的所有硬件软件资源。
? 提高系统效率，OS应该充分利用计算机系统的资源，提高计算机系统的效率。 ? 构筑开放环境，OS应该构筑出一个开放环境。
? 支持体系结构的可伸缩性和可扩展性，支持应用程序在不同平台上的可移植性。
（5）常见的实时操作系统有哪些，各有什么特点，具体应用在哪些领域？
答：
Vxworks操作系统 WinCE操作系统 Symbian操作系统 Linux操作系统 μC/OS
（6）在设计嵌入式系统时，在选择嵌入式处理器和实时操作系统时，分别考虑哪些主要因素？ 答：
在嵌入式系统设计时，以满足系统要求为依据。在选择处理器时，主要考虑功能、功耗、体积、可靠性等因素，在选择操作系统时，主要考虑操作系统的实时性，可靠性，可裁剪性等。
第2章
（1）以ARM为内核的32位微处理器主要有哪些特点，在ARM内核处理器命名上，T、D、M、I、E、S和J各代表什么意义？ 答：
T表示支持16位Thumb指令集； D表示支持在线Debug；
M表示内嵌乘法器Multiplier；
I表示嵌入式ICE，支持在线断点和调试；
E表示DSP指令，支持DSP的特定指令，主要是16bit；
S表示具有可综合功能，提供VHDL或者Verilog语言设计，可以实现自己特定的硬件； J表示支持新的JAVA功能。
（2）通用计算机与嵌入式处理器各采用哪种CPU架构，这两类在CPU架构主要有哪些不同？ 答：
通用计算机：采用冯诺依曼结构的微处理器的程序空间和数据是合在一起的，即取指令和取操作数都是在同一条总线上，通过时分复用的方式进行的。 大多数嵌入式处理器：采用哈佛总线结构的芯片内部程序空间和地址空间是分开的，这就允许同时取指令（来自程序空间）和同时取操作数（来自数据空间）。
（3）通用计算机与嵌入式处理器各采用哪种指令集，这两类指令集有哪些不同？ 答：
通用计算机：复杂指令系统计算机（CISC）包含一个丰富的微代码系统，简化了处理器上运行程序的编制.主要有以下几个特点： ? 具有大量的指令和寻址方式；
? 大多数程序只使用少量的指令就能够运行。
绝大多数嵌入式处理器：精简指令系统计算机（RISC）有一个精简的指令系统。从而提高了微理器的效率，但需要更复杂的外部程序，也就是把在处理器层没有完成的工作放到了上层进行，而处理器层少的这些成本可以用对物理器件速度的提高上去。 RISC有下特点：
? 8/2原则：80%的程序只使用20%的指令；
? 采用Load/store指令模式，凡数据由外存到内存、内存到寄存器方向的流动统一用Load指令，而对于反方向的操作，都用store；
? 用小指令集、多寄存器、指令执行简单快速；
? 统一用单周期指令，从根本上克服了CISC指令周期数有长有短、偶发性不确定、运行失常的缺点。
（4）ARM7、ARM9内核处理器各采用几级流水线，分别是哪几级流水线结构？ 答：
ARM7TDMI采用三级流水线，分另为取指令、解码指令和执行操作。
ARM9TDMI采用5级流水线结构，分别为取指令、译码、执行、存储、写操作五级。
（5）从内部结构及功能来看，ARM7、ARM9、Xscal内核处理器各自有哪些不同，主要应用在哪些领域？ 答：
ARM7内部结构框图，包括Address Register（地址寄存器）、Address Incrementer（地址累加器）、Resister Bank（寄存器块）、Booth’s Multiplier（乘法器）、32位ALU单元、Write/Read Data Register（读/写数据寄存器）、逻辑控制单元等部分。没有内存管理单片。
ARM9TDMI处理器内核采用ARM V4T架构，增加了可用的存储器宽度、指令存储器接口以及数据存储器接口，可以支持16bitThumb指令集和32btiARM指令，ARM9作为高性能的32位RISC处理器内核，可以实现对指令和数据存储器的同时访问。如图2-9所示为ARM9功能结构图。主要包含以下结构： ? 16KB 指令和16KB数据缓存；
? 存储管理单元MMU，这有别于ARM7TDMI；
? 一个AMBA? (Advanced Microprocessor Bus Architecture)总线接口； ? 一个Embedded Trace Macrocell (ETM)接口。 有内存管理单元，便于移植操作系统。
第3章
（1）试列举ARM处理器工作模式，各工作模式主要完成怎么样的功能？ 答：
User：用户模式。绝大部分的任务执行都在这种操作模式下，此为正常的程序执行模式。 FIQ：快速中断模式。当一个高优先级中断产生时，系统将会进入这种操作模式，用于高速数据传输和通道处理，由FIQ请求位发出请求信号。
IRQ：普通中断模式。当一个低优先级中断产生时将会进入这种操作模式，本模式用于通常的中断处理，由IRQ请求位发出请求信号。
Supervisor：管理模式。当复位或软中断指令执行时将会进入这种操作模式，是一种可以供操作系统使用的保护模式。
Abort：中止模式。当存取异常时将会进入这种操作模式，此模式可以被用作虚拟存储及存储保护，可由ABORT请求位发出请求信号。
Undef：未定义模式。当执行未定义指令时会进入这种操作模式，多被用于软件仿真硬件协处理器时。
嵌入式系统原理与接口技术习题答案
