嵌入式系统·第2章练习题


1、ARM表示哪三种含义?

答:公司的名字,一类微处理器的通称,一种芯片设计技术。

2、与冯·诺伊曼体系结构相比,哈佛结构最显著的区别是(指针和数据分开存储)

3、关于RISC体系结构的主要特点,说法错误的是(B)

A. 使用大量通用寄存器组,每个寄存器都可以存放数据或者地址
B. 采用复杂寻址方式
C. 采用固定长度的指令格式,以简化指令解码
D. 广泛采用流水线技术

4、采用流水线技术的原因和优缺点分别是什么?

答:
原因:处理器的指令变得越来越复杂,往往需要多个时钟周期才能实现,充分利用处理器执行多周期指令过程中处于空闲状态的总线资源。
优点:处理器执行多周期指令时,流水线可以同时使用这些指令时钟周期向指令队列中取指令。
缺点:执行跳转指令需丢弃流水线中所有预取指令;执行第1条指令前要填充流水线;某些段之间可能产生数据相关。

5、到目前为止,ARM体系结构共有(9)个版本,其中开始用于商业授权,且首次增加16位Thumb指令集的是(ARMv4T)版本。

6、自ARMv7之后,发布的ARM架构也称为Cortex版本,并且分为(Cortex-A)(Cortex-R)(Cortex-M)三个系列。这三个系列中,代表ARM核发展最先进技术的是(Cortex-A)系列,使用最广的是(Cortex-M)系列。

7、在ARM体系结构中,SIMD称为(单指令多数据流)技术;Jazelle是(Java)加速器,其速度显著快于Java虚拟机。

8、ARM体系结构中的三种数据类型分别是长度为(32位)(字),长度为(16)(半字),长度为(8)(字节)

9、ARM指令是(字)对齐,占一个字长;Thumb指令是(半)对齐,占半个字长。

10、ARM处理器有几种工作状态?分别是什么?如何切换?

答:有2中工作状态,分别是ARM状态和Thumb状态。可以使用 BX <Rm> 指令进行工作状态的切换,根据 Rm[0] 的值判断要切入的状态,Rm[0] = 1 表示切换至Thumb状态,Rm[0] = 0 表示切换至ARM状态。

11、ARM处理器在复位、上电、发生异常时处于(ARM)状态。

12、ARM处理器有几种工作模式?分别是什么?改变工作模式的途径有哪些?

答:有7中工作模式,分别为用户模式(usr)、系统模式(sys)、快中断模式(fiq)、中断模式(irq)、管理模式(svc)、中止模式(abt)和未定义模式(und)。改变工作模式的途径有:软件、外部中断和异常处理。

13、ARM处理器的工作模式中,以下属于特权模式的是(BCDFGH),属于异常模式的是(CDEFGH)

A. 用户模式(usr)
B. 系统模式(sys)
C. 快中断模式(fiq)
D. 中断模式(irq)
F. 管理模式(svc)
G. 中止模式(abt)
H. 未定义模式(und)

14、ARM处理器共有(37)个寄存器,包括(31)个通用寄存器和6个(程序状态)寄存器。在这些寄存器中,保存地址或数据的完全通用的寄存器是(R0-R13),其中Thumb状态和ARM状态都有的未分组寄存器是(R0-R7)

15、ARM处理器中,通用寄存器R8~R12分为两组,其中一组专门供(FIQ)模式下使用。

16、寄存器R13常用作(堆栈指针)寄存器,用于指向内存中一段连续的存储空间。

17、寄存器R14又称为(链接)寄存器,它的两个主要作用是什么?

18、寄存器R15又称为(程序计数器),它总是指向正在(取指)的地址。

19、在ARM的三级流水线中,ARM状态下正在执行的指令地址等于(PC-8),Thumb状态下正在执行的指令地址则为(PC-4)

20、正常操作时,写入R15的值被当作一个(指令)地址,相等于执行一次无条件跳转。写入R15的值不能任意,它的最低2位值为(0)

21、根据图形,简述子程序调用过程。

答:课件第46页。

22、寄存器CPSR和SPSR分别称为(程序状态寄存器)(程序状态保存寄存器),SPSR的作用是在进入异常时(保存CPSR的当前值)

23、CPSR寄存器的高4位位条件代码标志位,分别为(N)(Z)(C)(V)

24、CPSR寄存器的低8位为控制位,低5位为(控制)位,第5位为(状态)位,第6位为(FIQ禁止)为,第7位为(IRQ禁止)位。

25、描述CPSR寄存器中N位和Z位的含义。

答:课件第56页。

26、CPSR寄存器中的模式设置位定义了(用户)(快中断)(中断)(管理)(中止)(未定义)(系统)共七种模式。

27、ARM体系中,控制程序执行流程的三种方式为(程序正常执行)(执行跳转指令)(异常中断)

28、ARM体系结构支持的异常类型有哪些?它们的优先级是怎样规定的?

答:课件第78页。

29、当一个异常发生并得到响应时,ARM内核自动完成哪些操作?当异常处理完毕后,需要哪些操作实现从异常中断处理程序中返回?

答:课件第70页。课件第72页。

30、分别写出从外部中断异常返回和数据中止异常返回的指令。

答:

SUBS PC, LR, #4
SUBS PC, LR, #8

31、异常产生后,系统会强制跳转到固定地址开始执行程序,这些固定地址称为(异常向量表)

32、在异常向量表中,复位异常的异常向量地址为(0x00000000)

33、复位或者软中断所对应的处理器工作模式为(管理模式),其中(复位)的优先级更高。

34、ARM的地址空间可以看作由($2^{30}$)个32位的字组成,每个字的地址是(字)对齐的,即字的地址可以被(4)整除,二进制的末(两)位为0。

35、ARM中,字对齐的地址表示范围为(0x00000000~0xFFFFFFFC)(用十六进制表示)。

36、若采用大端存储格式,将数据0xABCD9876存入以0xFFFF0000为起始地址的存储空间,则0xFFFF0003对应的存储单元中存放数据为(76)

37、在ARM中,以下哪个不能作为对齐字的起始地址?(B)

A. 0x00000000
B. 0x00000002
C. 0x00000004
D. 0x00000010

38、AMBA规范定义的三种总线为(AHB)(ASB)(APB),其中用于连接高性能系统模块的是(AHB)(ASB)

39、位于主存和处理器内核之间,用于保存最近一段时间处理器涉及的主存块内容的小容量、快速存储器阵列称为(缓存/Cache)

40、TCM称为(紧耦合存储器),它紧挨内核,可以保证取指或数据操作的时钟周期数,为实时响应提供支持。

41、MPU称为(存储保护单元),MMU称为(存储管理单元),其中MMU管理的手段是(页表)

42、SDRAM称为(同步动态随机存储器),在一般的嵌入式产品里面作为主存使用。

43、Flash分为(Nor Flash)(NAND Flash)

44、哪些机制使得FIQ的响应速度快?

答:FIQ的处理优先级比IRQ高,甚至可以打断正在执行的IRQ中断。FIQ独自拥有专门的寄存器,在中断处理和恢复现场时更快。在异常向量表中,FIQ处于最末端,可以直接与FIQ的中断处理程序紧挨存放,响应FIQ中断时可以少一次跳转。