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一文理清计算机系统(嵌入式类)术语概念
发布时间:2017/12/11  |  点击次数:1469 
一文理清计算机系统(嵌入式类)术语概念
 
嵌入式系统是一种嵌入机械或电气系统内部、具有专一功能和实时计算性能的计算机系统。嵌入式系统常被用于高效控制许多常见设备。现代嵌入式系统通常是基于微控制器的,但在较复杂的系统中普通微处理器也很常见。
 
嵌入式系统特点:
区别于可以执行多重任务的通用型计算机,嵌入式系统是为某些特定任务而设计的。有些系统则必须满足实时性要求,以确保安全性和可用性;另一些系统则对性能要求很低甚至不要求性能,以简化硬件、降低成本。嵌入式系统并不总是独立的设备。许多嵌入式系统由嵌入较大设备的小计算部件组成,提供较通用的功能。为嵌入式系统编写的程序称为固件,存储在只读存储器或闪存芯片内,运行在有限的硬件资源上:小容量内存,小键盘或屏幕甚至没有。
 
嵌入式系统应用领域:
嵌入式系统技术具有非常广阔的应用前景,其应用领域可以包括: 工业控制、交通管理、信息家电、家庭智能管理系统、POS网络及电子商务、环境工程与自然、机器人等等。
 
嵌入式系统硬件由哪几部分组成:
1.嵌入式微处理器处理器大概可分为两类。一类是普通微处理器:使用独立的集成电路存储器和外设。另一类是单片机:具有片上外设,降低了功耗、尺寸和成本。
2.存储器
3.通用设备借口和I/O借口
 
嵌入式系统软件由哪几部分组成:
 
1.嵌入式操作系统
嵌入式系统经常没有操作系统、专用的嵌入式操作系统(经常是实时操作系统)或者指定程序员移植到这些新系统。常见的操作系统有:Android、iOS、Windows XP Embedded、QNX、Symbian、Arm-Linux等。 
  
2.应用软件
 
单片机:
全称单片微型计算机,又称微控制器。是把中央处理器、存储器、定时/计数器(timer/counter)、各种输入输出接口等都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。强调自供应和节约成本。它的最大优点是体积小,可放在仪表内部,但存储量小,输入输出接口简单,功能较低。
 
哈佛结构:
是一种将程序指令储存和数据储存分开的电脑设计概念结构,其包含相互独立的数据寄存器和指令寄存器。
 
冯诺依曼结构:
是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的电脑设计概念结构,其数据和指令采用相同的寄存器存放。
 
准双向口:
准双向口I/O口操作时做数据输入时需要对其置1,否则若前一位为低电平,后一位输入的电平为高则MOS管拉不起来导致出错。准双向口就是做输入用的时候要有向锁存器写1的这个准备动作,所以叫准双向口,准双向一般只能用于数字输入输出,输入时为弱上拉状态(约50K上拉),端口只有两种状态:高或低。
 
高实时性:
在规定时间内系统的反应能力.一般,有实时要求的应用有两个突出的特点:其中的活动时间性强,要求在一定的时刻和或一定的时间内自外部环境收集信息、再及时作出响应
 
可裁剪性:
一个规模极大且功能齐全的操作系统,在结构上保证了用户可在其中有选择地保留某些模块,二删掉一些模块的功能。操作系统的可裁剪性也叫做操作系统的可配置性。
 
微控制器:
微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器可从不同方面进行分类:根据数据总线宽度可分为8位、16位和32位机;根据存储器结构可分为哈佛结构和冯诺依曼结构。
 
DSP:
DSP是数字信号处理器,由大规模或超大规模集成电路心片组成的用来完成某种信号处理任务的处理器。以数字方式表示并处理的理论和技术。数字信号处理与模拟信号处理是信号处理的子集。数字信号处理的目的是对真实世界的连续模拟信号进行测量或滤波。因此在进行数字信号处理之前需要将信号从模拟域转换到数字域,这通常通过模数转换器实现。而数字信号处理的输出经常也要变换到模拟域,这是通过数模转换器实现的。
 
SOC:
SOC是指芯片级系统,通常简称“片上系统”。SoC体现出“集成电路”与“芯片”之间的联系和区别,其相关内容包括集成电路的设计、系统集成、芯片设计、生产、封装、测试等等。跟“芯片”的定义类似,SoC强调一个整体,在集成电路领域,给它的定义为:由多个具有特定功能的集成电路组合在一个芯片上形成的系统或产品,其中包含完整的硬件系统及其承载的嵌入式软件。
 
中断:
当出现需要中断时,CPU暂时停止当前程序的执行而执行处理新情况的程序和执行过程。
 
中断源:
能够引起中断原因或提出中断请求的设备和异常故障均称为中断源。一般中断源有以下几种: 外部设备请求中断、故障强迫中断、实时时钟请求中断、数据通道中断、程序资源中断。
 
中断请求:
中断源向CPU发出要求”中断”请求的过程。
 
中断返回:
处理完中断之后,CPU恢复中断处理前的现场和断点,继续执行中断处理前的任务。
 
中断优先级:
表明中断需要处理的优先次序,当多个中断同时到达时,优先处理优先级高的中断。
 
边缘触发方式:
依边沿触发的中断系统。中断设备通过向中断线路发送一个脉冲来表示其中断请求。
 
波特率:
一个设备在一秒钟内发送或接收了多少码元的数据。它是对符号传输速率的一种度量,1波特即指每秒传输1个码元符号。
 
CPSR寄存器:
通用寄存器CPSR寄存器有别于通用寄存器,它用于存放计算机计算的状态
 
协处理器:
协处理器,这是一种协助中央处理器完成其无法执行或执行效率、效果低下的处理工作而开发和应用的处理器。这种中央处理器无法执行的工作有很多,比如设备间的信号传输、接入设备的管理等;而执行效率、效果低下的有图形处理、声频处理等。为了进行这些处理,各种辅助处理器就诞生了。需要说明的是,由于现在的计算机中,整数运算器与浮点运算器已经集成在一起,因此浮点处理器已经不算是辅助处理器。而内建于CPU中的协处理器,同样不算是辅助处理器,除非它是独立存在。
 
ATPCS标准:
ATPCS即ARM-THUMB procedure call standard(ARM-Thumb过程调用标准)的简称。PCS规定了应用程序的函数可以如何分开地写,分开地编译,最后将它们连接在一起,所以它实际上定义了一套有关过程(函数)调用者与被调用者之间的协议。
 
不可屏蔽中断NMI:
不可屏蔽中断属于中断请求的一种。外部不可屏蔽中断请求经由专门的CPU针脚NMI,通知CPU发生了灾难性事件,如电源掉电、总线奇偶位出错等。内部不可屏蔽中断请求是CPU内部自发产生的,如存储器读写出错、溢出中断、除法出错中断等。NMI线上中断请求是不可屏蔽的(既无法禁止的)、而且立即被CPU锁存。因此NMI是边沿触发,不需要电平触发。NMI的优先级也比INTR高。不可屏蔽中断的类型指定为2,在CPU响应NMI时,不必由中断源提供中断类型码,因此NMI响应也不需要执行总线周期INTA。
 
内存映射I/O:
内存映射I/O即MMIO,它是PCI规范的一部分,I/O设备被放置在内存空间而不是I/O空间。从处理器的角度看,内存映射I/O后系统设备访问起来和内存一样。这样访问AGP/PCI-E显卡上的帧缓存,BIOS,PCI设备就可以使用读写内存一样的汇编指令完成,简化了程序设计的难度和接口的复杂性。
 
Thumb指令集:
thumb指令集是arm指令集的一个子集,是针对代码密度问题而提出的,它具有16位的代码宽度。与等价的32位代码相比较,thumb指令集在保留32位代码优势的同时,大大的节省了系统的存储空间。thumb不是一个完整的体系结构,不能指望处理器只执行thumb指令集而不支持arm指令集。
 
参数传递机制:
r0,r1,r2,r3,在调用函数时,用来存放前4个函数参数和返回值,r4-r11,r14,在调用函数时必须保存这些寄存器到堆栈当中。如果函数的参数多于4个,则多余参数存放在堆栈当中,sp,sp+4,sp+8,…依次类推。
 
路由器:
路由器是连接因特网中各局域网、广域网的设备,它会根据信道的情况自动选择和设定路由,以最佳路径,按前后顺序发送信号。路由器是用于连接多个逻辑上分开的网络,所谓逻辑网络是代表一个单独的网络或者一个子网。当数据从一个子网传输到另一个子网时,可通过路由器的路由功能来完成。
 
Telnet:
Telnet协议是TCP/IP协议族中的一员,是Internet远程登陆服务的标准协议和主要方式。它为用户提供了在本地计算机上完成远程主机工作的能力。在终端使用者的电脑上使用telnet程序,用它连接到服务器。终端使用者可以在telnet程序中输入命令,这些命令会在服务器上运行,就像直接在服务器的控制台上输入一样。可以在本地就能控制服务器。要开始一个telnet会话,必须输入用户名和密码来登录服务器。Telnet是常用的远程控制Web服务器的方法。
 
虚拟终端:
虚拟终端(VT)是一种提供类似于Internet的Telnet协议的远程终端仿真的国际标准化组织(ISO)协议。在远程终端的用户,可以在远程计算机上运行应用程序,就象他们是坐在这台计算机前面一样。
 
软件流水:
软件流水技术是一种重组循环体的技术,在软件流水循环的每一次迭代体是由原循环的不同迭代中选出的指令组成的,可以达到消除相关性的目的。
 
存储带宽:
存储器带宽是指单位时间里存储器所存取的信息量,也称为存储器在单位时间内读出/写入的位数或字节数。 存储器带宽体现数据传输速率技术指标。存储器的带宽决定了以存储器为中心的机器获取信息的传输速度,它是改善机器瓶颈的一的关键因素。
 
中断处理程序:
中断机制允许设备发送信号到CPU,强制CPU执行一段特定代码。中断发生时,程序计算器的值发生变化,指向I/O设备一个中断处理程序例程由它来处理设备:写入下一个数据,读取准备好的数据等。
 
设备驱动程序:
驱动程序一般指的是设备驱动程序,是一种可以使计算机和设备通信的特殊程序。相当于硬件的接口,操作系统只有通过这个接口,才能控制硬件设备的工作,假如某设备的驱动程序未能正确安装,便不能正常工作。
 
高速缓存:
高速缓冲存储器是存在于主存与CPU之间的一级存储器,由静态存储芯片组成,容量比较小但速度比主存高得多,接近于CPU的速度。在计算机存储系统的层次结构中,是介于中央处理器和主存储器之间的高速小容量存储器。它和主存储器一起构成一级的存储器。高速缓冲存储器和主存储器之间信息的调度和传送是由硬件自动进行的。
 
PCI总线:
PCI是外设部件互连标准,它是目前个人电脑中使用最为广泛的接口,几乎所有的主板产品上都带有这种插槽。PCI插槽也是主板带有最多数量的插槽类型,在目前流行的台式机主板上,ATX结构的主板一般带有5~6个PCI插槽,而小一点的MATX主板也都带有2~3个PCI插槽,可见其应用的广泛性。
 
断点:
断点是一个信号,它通知调试器,在某个特定点上暂时将程序执行挂起。当执行在某个断点处挂起时,我们称程序处于中断模式。进入中断模式并不会终止或结束程序的执行。执行可以在任何时候继续。
 
循环展开:
循环展开,是一种牺牲程序的尺寸来加快程序的执行速度的优化方法。
 
高速缓存命中率:
读取数据和指令在高速缓存中命中的概率
 
黑盒测试:
不知道系统内部结构进行测试。
 
功能测试:
功能测试就是对产品的各功能进行验证,根据功能测试用例,逐项测试,检查产品是否达到用户要求的功能。
 
陷阱:
指的是当异常或者中断发生时,处理器捕捉到一个执行线程,并且将控制权转移到操作系统中某一个固定地址的机制。
 
软件中断:
软中断是利用硬件中断的概念,用软件方式进行模拟,实现宏观上的异步执行效果。很多情况下,软中断和”信号”有些类似,同时,软中断又是和硬中断相对应的。
 
管态:
大多数计算机系统将CPU执行状态分为目态与管态。CPU的状态属于程序状态字PSW的一位,系统模式(0),用户模式(1)。CPU交替执行操作系统程序和用户程序。
 
超标量处理器:
该处理器可在一个周期取出多条指令并行执行,通过内置多条流水线来同时执行多个处理,实质是以空间换时间。处理器的内核中一般有多个执行单元,在一个时钟周期可以分派多条指令在不同的执行单元中被执行。
 
以太网仲裁机制:
以太网是一种基于总线型拓扑结构的网络,使用分布式仲裁机制来解决冲突。
 
CSMA/CD:CSMA/CD即带冲突检测的载波监听多路访问技术。在传统的共享以太网中,所有的节点共享传输介质。如何保证传输介质有序、高效地为许多节点提供传输服务,就是以太网的介质访问控制协议要解决的问题。
 
归纳变量:
归纳变量是指循环中每次增加或减少固定数值,或者与循环次数成一定数学解析关系的变量,归纳变量的识别、约化、替代和删除等工作可以提高代码执行效率和并行安全。
 
IP地址:
IP地址是指互联网协议地址(英语:Internet Protocol Address,又译为网际协议地址),是IP Address的缩写。IP地址是IP协议提供的一种统一的地址格式,它为互联网上的每一个网络和每一台主机分配一个逻辑地址,以此来屏蔽物理地址的差异。目前还有些ip代理软件,但大部分都收费。
 
代码质量:
代码的非功能特性,深入讲述代码如何满足重要的非功能性需求,如可靠性、安全性、可移植性和可维护性,及时间效率和空间效率。
 
嵌入式系统的分类是什么?
嵌入式系统按形态可分为设备级(工控机)、板级(单板、模块)、芯片级(MCU、SOC)。只有将嵌入式处理器构成一个计算机系统,并作为嵌入式应用时,这样的计算机系统才可称作嵌入式系统。
 
嵌入式处理器有哪些?他们各自的特点是什么?
嵌入式处理器类型有Am186/88、SC-400、Power PC、ARM/ StrongARM系列等。主要分为低档 8051(8位)体系结构和高档 ARM(32位)体系结构两种。低档处理器多彩用哈佛结构即数据存储空间和程序存储空间分隔、较大的程序存储器、较小的数据存储器。高档处理器多用冯诺依曼结构。
 
典型的单片机由哪几部分组成?每部分的基本功能是什么?
单片机是在一块集成电路芯片上装有CPU和程序存储器、数据存储器、输入/输出接口电路、定时/计数器、中断控制器、模/数转换器、数/模转换器、调制解调器以及其他部件等的系统。视其型号不同,其组成部分各异。
 
标准51系列单片机存储空间有几种类型?如何区分各部分地址?
片内外统一编址的64K的程序存储器地址空间(MOVC) 2、256B的片内数据存储器的地址空间(MOV) 3、以及64K片外数据存储器的地址空间(MOVX) 在访问三个不同的逻辑空间时,应采用不同形式的指令以产生不同的存储器空间的选通信号。程序ROM 寻址范围:0000H ~ FFFFH 容量64KB EA = 1,寻址内部ROM;EA = 0,寻址外部ROM 地址长度:16位。
 
什么是分时系统、软实时系统、硬实时系统,它们的区别是什么?
硬实时系统有一个不可改变的时间限制,它不允许任何超出时限的错误。超时错误会带来损害甚至导致系统失败。软实时系统的时限灵活,它可以容忍偶然的超时错误。失败造成的后果并不严重,仅仅是轻微的降低了系统的吞吐量。
 
ARM9处理器的工作状态有哪些?
ARM状态:32位,ARM状态执行字对齐的32位ARM指令。 Thumb状态,16位,执行半字对齐的16位指令。
 
ARM9处理器的工作模式有哪些?
ARM920T支持7种运行模式,分别为:
(1)用户模式(usr),ARM处理器正常的程序执行状态;
(2)快速中断模式 (fiq),用于高速数据传输或通道处理;
(3)外部中断模式(irq),用于通用的中断处理;
(4)管理模式(svc),操作系统使用的保护模式;
(5)数据访问终止模式(abt),当数据或指令预取终止时进入该模式,可用于虚拟存储及存储保护;
(6)系统模式(sys),运行具有特权的操作系统任务;
(7)未定义指令中止模式(und),当未定义的指令执行时进入该模式,可用于支持硬件协处理器的软件仿真。
 
ARM9处理器的内部寄存器组织结构是什么?
ARM处理器有37个寄存器。其中有31个通用寄存器:程序计数器、堆栈及其他通用寄存器。6个状态寄存器。这些寄存器不能同时看到。不同的处理器状态和工作模式确定哪些寄存器对用户可见。
 
如何实现ARM状态和Thumb状态的切换?
用Bx Rn指令来进行两种状态的切换:其中Bx是跳转指令,而Rn是寄存器,如果Rn的位0为1,则进入Thumb状态;如果Rn的位为0,这进入ARM状态。
 
ARM为何集成了32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集?32 位RISC 芯片ARM 体系结构支持两种指令集:32位的ARM指令集执行效率高,对ARM体系架构所有功能的完整支持;16位的Thumb指令集是ARM指令集的子集并以良好的代码密度著称。
 
ARM体系结构的技术特征是什么?
ARM最大的特点是低功耗,低成本,ARM基于RISC体系设计,但不单纯是RISC体系。
1)指令集较少,一个时钟周期可以执行一条指令;每条指令长度固定4个字节;
2)较多的通用寄存器
3)许多指令的执行周期数可变,例如多寄存器传送指令ldm/stm;
4)桶形移位器的引入;
5)绝大多数ARM指令都具有条件执行的功能;
6)增强指令集,主要为DSP乘法指令。
7)thumb和arm两种指令模式
简述ARM7的内部寄存器R13、R14、R15的主要功能和作用
R13作为堆栈指针SP,用于指定堆栈操作出入口的地址。其他6个R13寄 存器为堆栈寄存器。为用户模式和系统模式共用一个。R14可以用作通用寄存器,也可以用作链接寄存器。链接寄存器用于保存子程序地址或者返回地址。R15:程序寄存器,总是指向正在“取指”的指令。
 
ARM指令的寻址方式有哪些?
立即数寻址 寄存器寻址 寄存器间接寻址 寄存器偏移寻址 寄存器基址变址寻址 多寄存器寻址 相对寻址 堆栈寻址 块拷贝寻址
 
嵌入式系统与通用计算机的区别:
通用计算机系统的技术要求是高速、海量的数值计算,其技术发展方向是总线速度的无限提升、存储容量的无限扩大;而嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户应用软件等部分组成。它具有“嵌入性”、“专用性”和“计算机系统”3个基本要素。
 
简述嵌入式系统的开发流程:
需求分析、设计、生成代码、固话四个流程。
 
嵌入式系统的设计方法 :
嵌入式系统设计采用自顶向下或自底向上这两种设计方法。
 
简述嵌入式系统组成与原理 :
嵌入式系统由嵌入式微处理器、硬件设备、嵌入式操作系统和应用软件系统四部分组成。
 
常用的嵌入式软件架构有几种不同的基本类型 :
1. 简单的轮询结构
2. 带中断的轮询结构
3. 监控式操作系统+应用软件
4. 通用嵌入式操作系统+应用软件
 
* 本文转载自: http://blog.csdn.net/QuinnNorris/article/details/73327430  ,版权归原作者所有,如涉及侵权,请联系小编删除。
 
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