嵌入式软件技术概论习题集答解析.docx
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嵌入式软件技术概论习题集答解析
嵌入式软件技术概论习题集参考答案
一.单选题(每小题1分,共10分)
1.C2.A3.B4.C5.D6.A7.D8.C9.B10.A
11.C12.C13.C14.B15.A16.B17.B18.A19.D20.D
21.A22.A23.B24.C25.C26.D27.D28.A29.B30.B
31.A32.C33.C34.B35.D36.A37.D38.D39.B40.C
41.D42.A43.C44.A45.D46.B47.D48.B49.A50.C
51.D52.D53.B54.A55.C56.A57.B58.C59.B60.C
61.B62.C63.B64.B65.A66.D67.A68.D69.A70.C
71.A72.C73.B74.D75.D76.A77.A78.D79.B80.B
二.填空题(每空1分,共10分)
1.嵌入性2.最终用户
3.数据Cache4.数字信号处理器(或DSP)
5.数据寄存器6.编码阶段
7.数据结构8.非实时操作系统
9.异构模拟器10.外部模式
11.专用性12.独立硬件开发商
13.指令Cache14.数字信号
15.地址寄存器16.构建阶段
17.算法18.实时操作系统
19.同构模拟器20.内部模式
21.资源受限22.独立软件开发商
23.寄存器24.数字信号处理器
25.浮点寄存器26.部署阶段
27.等效原则28.用户线程
29.硬件缺陷30.1946
31.软实时32.系统集成商
33.微处理器34.板级支持包
35.常数寄存器36.运行阶段
37.有效原则38.内核线程
39.编译器自动优化40.寄存器
41.硬实时42.操作系统提供者
43.存储器44.BSP
45.片总线46.编译
47.经济原则48.文件系统
49.外界环境干扰50.高速缓存
51.实时性52.设备制造商
53.输入输出模块54.共享目标文件
55.内总线56.链接
57.实时性58.互斥
59.Debug60.主存储器
61.确定的62.芯片制造商
63.总线64.目标文件
65.外总线66.定址
67.可靠性68.公平
69.Release70.本机外存
71.可测的72.板级支持包(或BSP)
73.机器语言74.网络文件系统
75.位置76.打包
77.高效性78.互斥
79.开发80.远程外存
三.判断改错题(每小题1分,共20分)
1.×,嵌入式系统的硬件核心部分是微处理器。
2.×,人机接口是用户接口的一种。
3.×,Linux的分布式文件系统是NFS。
4.√
5.×,键盘是输入设备。
6.√
7.×,汇编语言是低级语言。
8.×,gcc是一种编译工具。
9.√
10.√
11.×,嵌入式系统的硬件核心部分是微处理器。
12.√
13.×,WindowsServer的分布式文件系统是DFS。
14.×,程序计数器是用来保存下一条要执行的指令的地址的寄存器。
15.×,鼠标是输入设备。
16.√
17.×,DM全称是DevelopmentMachine。
18.×,gcc是一种编译工具。
19.×,软件调试的目的是找出嵌入式系统软件存在的问题。
20.√
21.×,嵌入式系统的硬件核心部分是微处理器。
22.×,I/O接口是系统接口的一种。
23.√
24.√
25.√
26.√
27.×,OS全称是ReaTimeOperatingSystem。
28.×,JFlash是一种烧写工具。
29.×,代码压缩技术得到的输出序列是不可以直接运行的。
30.×,在线仿真器可以分为内部模式、外部模式。
31.×,世界上第一台计算机研制成功的年代是1946年。
32.×,CAN总线接口是系统接口的一种。
33.√
34.×,FlashMemory与ROM相比最大的好处是可以擦写。
35.×,麦克风是输入设备。
36.√
37.√
38.×,VMWare是一种模拟仿真工具。
39.√
40.×,在线仿真器的内部模式又称为单片模式。
41.×,世界上第一台计算机诞生在美国。
42.√
43.×,常数寄存器是专门用来保存只读的数值的。
44.×,ROM中的信息内容断电后能够永久保存。
45.×,打印机是输出设备。
46.×,C语言可以用来做为嵌入式程序开发。
47.√
48.√
49.√
50.×,在线仿真器的单片模式又称为内部模式。
51.√
52.×,嵌入式系统的资源是受限的。
53.×,栈地址寄存器指向内存中栈的顶端。
54.×,Cache更新主内存的方式有直写和回写两种。
55.×,扫描仪是输入设备。
56.×,Ada语言可以用来做为嵌入式程序开发。
57.√
58.×,CETK是一种测试工具。
59.×,进程同步是进程之间的直接相互作用。
60.√
61.√
62.×,OS的中文意思是操作系统。
63.√
64.√
65.×,投影仪是输出设备。
66.×,汇编语言可以用来做为嵌入式程序开发。
67.×,运行速度优化首选的技术是算法和数据结构。
68.√
69.×,进程互斥是进程之间的间接性作用。
70.√
71.√
72.×,计算机能直接识别和执行的指令是二进制编码的。
73.×,RAM中的数据在系统断电时会全部丢失。
74.×,Cache更新主内存的方式有直写和回写两种。
75.×,扫描仪是输入设备。
76.×,Java语言可以用来做为嵌入式程序开发。
77.√
78.×,经过调试没有错误的程序,不一定是正确的程序。
79.√
80.×,编译器自动优化可以提高代码的质量或缩小代码的体积。
四.名词解释(每小题3分,共15分)
1.RTOS全称是RealTimeOperatingSystem(2分),即实时多任务操作系统(1分)。
2.EMPU全称是EmbeddedMicroProcessorUnit(2分),即嵌入式微处理器(1分)。
3.PIC全称是ProgrammableInterrptController(2分),即中断控制器(1分)。
4.DM全称是DevelopmentMachine(2分),即开发机(1分)。
5.VFS全称是VirtualFileSystem(2分),即虚拟文件系统(1分)。
6.OS全称是OperatingSystem(2分),即实时多任务操作系统(1分)。
7.EMU全称是EmbeddedMicro-controllerUnit(2分),即嵌入式微控制器(1分)。
8.DMA全称是DirectMemoryAccess(2分),即直接存储器存取(1分)。
9.COFF全称是CommonObjectFileFormat(2分),即通用目标模式(1分)。
10.SoPC全称是SystemonProgrammableChip(2分),即可变成单芯片系统(1分)。
11.IEE全称是InstitutionofElectricalEngineers(2分),即英国电气工程师学会(分)。
12.BSP全称是BoradSupportPackage(2分),即板级支持包(1分)。
13.ARM全称是AdvancedRISCMachines(2分),即高级RISC设备(1分)。
14.ELF全称是ExecutableandLinkingFormat(2分),即可执行连链接格式(1分)。
15.ICE全称是In-CircuitEmulator(2分),即在线仿真器(1分)。
16.IEE全称是InstitutionofElectricalandElectronicsEngineers(2分),即美国电气与电子工程师学会(1分)。
17.DDR全称是DoubleDataRate(2分),即双倍数据传输(1分)。
18.ABI全称是ApplicationBinaryInterface(2分),即应用程序二进制接口(1分)。
19.VFS全称是VirtualFileSystem(2分),即虚拟文件系统(1分)。
20.GDB全称是GNUDebugger(2分),即GNU调试器(1分)。
21.API全称是ApplicationProgrammingLanguage(2分),即程序变成接口(1分)。
22.RAM全称是RandomAccessMemory,即随即存储器(1分)。
23.SOF全称是SharedObjectsFile(2分),即共享目标文件(1分)。
24.BLOB全称是BootLoaderObject(2分),是一款功能强大的BootLoader(1分)。
25.ISE全称是InstructionSetEmulator(2分),即指令模拟器(1分)。
26.SoC全称是SystemonChip(2分),即单芯片系统(1分)。
27.ROM全称是ReadOnlyMemory,即只读存储器(1分)。
28.TM全称是TargetMachine(2分),即目标机(1分)。
29.MMU全称是MemoryManagementUnit(2分),即存储单元管理器(1分)。
30.JITCompiled全称是JustinRuntimeCompiled(2分),即运行时编译(1分)。
31.BLOB全称是BootLoaderObject(2分),是一款功能强大的BootLoader(1分)。
32.GDB全称是GNUDebugger(2分),即GNU调试器(1分)。
33.RTOS全称是ReaTimeOperatingSystem(2分),即实时多任务操作系统(1分)。
34.BSP全称是BoradSupportPackage(2分),即板级支持包(1分)。
35.DMA全称是DirectMemoryAccess(2分),即直接存储器存取(1分)。
36.IEE全称是InstitutionofElectricalEngineers(2分),即英国电气工程师学会(1分)。
37.DDR全称是DoubleDataRate(2分),即双倍数据传输(1分)。
38.ARM全称是AdvancedRISCMachines(2分),即高级RISC设备(1分)。
39.ICE全称是In-CircuitEmulator(2分),即在线仿真器(1分)。
40.DFS全称是DistributedFileSystem(2分),即分布式文件系统(1分)。
五.简答题(每小题5分,共15分)
1.典型的嵌入式系统由2部分组成(1分):
嵌入式硬件,包括处理器、存储器、总线、外部设备、IO端口、以及各种控制器(2分);
嵌入式软件,包括嵌入式操作系统和各种应用程序(2分)。
2.影响嵌入式软件调试的因素主要包括3个:
硬件缺陷(2分);
编译器自动优化(2分);
外界环境干扰(1分)。
3.调度通过在进程之间切换CPU来提高计算机的实际使用效率(2分);其目的就是在任何时候都使得有一个进程在运行,从而使CPU使用率最大化(3分)。
4.嵌入式程序优化遵循三个原则:
(1分):
等效原则(2分);
有效原则(1分);
经济原则(1分)。
5.BootLoader主要有3个功能(1分):
初始化目标硬件设备(2分);
控制启动过程(1分);
下载并执行操作系统映像(1分)。
6.GDB调试器提供4个基本功能(1分):
启动程序(1分);
在断点处暂停程序(1分);
在程序暂停时,可以检查程序中所发生的事情(1分);
动态改变程序的执行环境(1分)。
7.嵌入式操作系统有4个主要功能:
(1分):
处理机管理(1分);
同步(1分);
内存管理(1分);
文件系统(1分)。
8.指令集模拟器按体系架构分2类(1分):
同构模拟器(1分),指在某种体系架构的处理器之上,使用软件模拟出另外一个与自己相同的虚拟机(1分);
异构模拟器(1分),在一种体系架构的处理器之上,模拟另外一种处理器的执行(1分)。
9.嵌入式系统有4个发展阶段(1分):
无操作系统阶段(1分);
简单操作系统阶段(1分);
实时操作系统阶段(1分);
面向Internet阶段(1分)。
10.线程主要优点有4个:
(1分):
响应度高(1分);
资源共享(1分);
经济(1分);
多处理器体系结构的利用(1分)。
11.绝大多数软件系统在开发时都会同时维护Debug和Release两个版本(1分):
Debug版本是未经编译器优化的版本(1分),主要用于调试(1分);
Release版本是经过编译器优化后的版本(1分),主要作为最终版本发布(1分)。
12.按照总线的位置,总线可分为3类:
片总线,用于芯片一级的互联(1分);
内总线,用于插件板一级的互联(1分);
外总线,用于设备一级的互联(1分);
13.从层次化的角度来看,嵌入式系统可以分为4层:
(1分):
硬件层(1分);
中间层(1分);
软件层(1分);
功能层(1分)。
14.进程与程序的区别主要有3点:
进程是动态的,程序是静态的(2分);
进程有创建、执行及结束这个完整的生命周期,而程序只是一个文件(1分);
一个程序可以对应多个进程,而一个进程只能对应一个程序(2分)。
15.开发机与目标主要有4点不同(1分):
体系结构不同(1分);
处理能力不同(1分);
运行的操作系统不同(1分);
输入输出方式不同(1分)。
16.嵌入式系统减少功耗主要从两个方面入手(1分):
在嵌入式系统硬件设计的时候,尽量选择功耗比较的芯片,并把不需要的外设和端口都去掉(2分);
嵌入式软件系统在对功能性能进行的同时,也需要对功耗作出必要的优化,尽可能节省对外设的使用从而达到省电的目的(2分)。
17.专用寄存器分为5类:
数据寄存器(1分);
地址寄存器(1分);
常数寄存器(1分);
浮点寄存器(1分);
向量寄存器(1分)。
18.比较CPU算法的准则有4点(1分):
CPU使用率(1分);
吞吐量(1分);
周转时间(1分);
等待时间(1分)。
19.从软件的架构层次来看嵌入式软件系统模型共有3类(1分):
没有OS和BSP的模型(2分);
有OS没有BSP的模型(1分);
有OS和BSP的模型(1分)。
20.进程在运行时的5个状态:
1、新的(1分);
2、运行(1分);
3、等待(1分);
4、就绪(1分);
5、终止(1分)。
21.低功耗优化的原则是:
尽量减少处理器和外设的工作时间(3分),当不需要某个外设或不需要处理区运算的时候,尽可能把处理器和外设功耗调低或者关闭(2分)。
22.DSP器件的特点主要有6个:
在单指令周期内完成乘加运算(1分);
高速的运算能力(1分);
一般采用哈佛结构和流水线设计(1分);
芯片具有满足数字信号算法特殊要求的功能(1分);
数据交换能力高(0.5);
支持并行处理指令(0.5)。
23.轮询主要有2个特点(1分):
外设的接口电路中需要包括反映当前状态的电路,而且CPU可以通过其端口读取状态信息(2分);
交换数据前,先查询外设的状态,如果外设没有准备好,则程序重复检查外设状态,直到外设已经准备就绪(2分)。
24.嵌入式操作系统有4个主要功能:
(1分):
处理机管理(1分);
同步(1分);
内存管理(1分);
文件系统(1分)。
六.论述题(每小题10分,共30分)
1.外设寄存器又称为“I/O端口”(1分),处理器对外部设备的访问,就是通过对外设寄存器读写完成的(2分);
外设寄存器分为3种(1分):
控制寄存器(1分),用来控制外设行为(1分);
状态寄存器(1分),用来指示外设的当前状态(1分);
数据寄存器(1分),用来存储外设用到的数据(1分)。
2.嵌入式程序优化遵循三个原则:
等效原则、有效原则、经济原则(3分);
嵌入式程序优化分为3类:
(1分)
1、运行速度优化(1分),在充分掌握软硬件特性的基础上,通过应用程序结构调整等手段,来缩短完成指令任务所需的运行时间;(1分)
2、代码尺寸优化(1分),在能够正确实现所需功能需求的前提下,尽可能减小程序的代码量(1分);
3、低功耗优化(1分),在满足需求的前提下,运行时尽可能少的的消耗硬件资源,以达到节能降耗的目的(1分)。
3.文件系统提供了在线存储和访问包括数据和程序在内的文件内容的机制(2分):
嵌入式操作系统中的文件系统共分为4各层次:
1、I/O控制层(1分),为文件系统的最低层,实现内存与磁盘间的信息转移(1分);
2、基本文件系统层(1分),向适合的设备驱动程序发送指令,以完成对磁盘上的物理块进行读写(1分);
3、文件组织模块层(1分),将逻辑块地址转换成基本文件系统所用的物理块地址(1分);
4、逻辑文件系统层(1分),管理元数据(1分)。
4.从软件的架构层次来论述嵌入式软件系统模型共有3种(1分):
1、没有OS和BSP的模型(1分),这种模型没有操作系统的概念,在硬件层上直接是应用程序,应用程序是高度硬件相关的,直接与硬件打交道(2分);
2、有OS没有BSP的模型(1分),这种模型有嵌入式操作系统负责与硬件交互、管理资源,应用程序利用操作系统的API和库间接与硬件打交道(2分);
3、有OS和BSP的模型(1分),这种模型在操作系统与硬件层之间多了一层BSP,BSP负责与硬件交互(2分)。
5.层次化的存储模型中一般有5中存储器:
1、寄存器,一般位于处理器内部,速度最快,容量最小(1分),一般4-64B(1分);
2、高速缓存,一般位于处理器和主存储器之间(1分),一般10-1000KB(1分);
3、主存储器,即通常所说的内存(1分),一般10-1000MB(1分);
4、本地外存,一般指在机器上的区别与内存的存储器,此存储器上的数据不能直接被处理器使用,必须先送入内存,然后再提交给处理器(1分),一般10-1000GB(1分);
5、远程外存,一般指通过网络与本机互联的外部存储设备(1分),一般1TB到无穷大(1分)。
6.代码尺寸优化一般有3中途径(1分):
1、基于指令集的代码尺寸优化(2分),即根据具体的处理器的指令集进行相关代码的优化(1分);
2、代码压缩技术(1分),即通过对代码进行重新编码,以减少输出序列的形式(1分),但是这个序列是不可以直接运行的(1分);
3、代码编写技巧(1分),即采用各种代码编写的技巧和方法(1分),比如尽量删除不必要的全局变量位操作、不改变的变量尽量申明为常量等等(1分)。
7.所谓物理内存直接寻址是指,在进行硬件设计的时候,把处理器的地址总线直接与主存储器相连,处理器就可以通过地址总线对主存储器中的数据进行访问(2分);
使用物理地址的弊端主要有4点:
1、在使用物理地址寻址的情况下,处理器可以使用的实际内存数量就是物理内存的总量(1分),如果想访问更多的内存地址,只有增加物理内存数量(1分);
2、在物理内存情况下,处理器对所有内存的访问权限是一致的(1分),物理内存中的所有代码、数据等信息的读写权限都是一样的(2分);
3、如果在多任务的情况下,物理寻址也无法为每个独立的任务提供相应的保护机制(1分),因为所有的任务是运行在同一个地址空间内(1分);
4、物理内存寻址方式下的内存,无法按照随需的原则来使用(2分)。
8.运行速度优化的主要方法如下:
1、采用好的算法和数据结构(1分),高效算法与恰当的数据结构可以使应用程序获得更高的优化性能(1分),比如二分发查找比顺序查找要高效,递归的时间效率和空间效率都比较差(1分);
2、减小运算强度(1分),在程序中尽量不要进行复杂的运算,比如浮点数的开放等(1分);对于耗时、耗资源的运算,可以采用空间换时间的方法(1分);多使用移位和自增指令(1分);
3、采用循环优化和函数优化(1分),对于不需要循环变量参加的语句,放到循环外(1分),对于循环条件的尽量减少判断(1分)。
9.基本的计算机的体系结构主要由4部分组成:
1、微处理器(1分),从内存中获取机器语言指令、编译、执行(1分),根据指令代码管理自己的寄存器(1分),根据指令或自己的需要修改内存内容(1分),响应其它硬件的中断请求(1分);
2、存储器,用来存储指令和数据(1分);
3、输入输出模块(1分),负责在处理器、存储器和外部设备之间交换数据(1分);
4、系统总线(1分),为处理器、存储器和输入输出模块提供数据、控制等信号通道和传输的设施(1分)。
10.复杂的嵌入式软件系统架构模型由4部分组成:
1、板级支持包(1分),介于开发板硬件和操作系统之间的一层软件抽象,主要目的是抽象操作系统对硬件的操作(1分);
2、操作系统(1分),统一管理硬件资源的软件系统(1分);
3、应用编程接口(1分),是操作系统提供给应用程序的编程接口(1分);
4、应用程序(1分),位于最顶层,负责系统功能和业务逻辑的实现(1分);
这种模型在操作系统与硬件之间,又增加了一层BSP,由BSP直接与硬件交互,这样嵌入式操作系统的代码变成了与硬件无关的代码(1分),提高了程序的移植性,方便嵌入式系统跨平台移植(1分)。
11.常见的特殊目寄存器一般有3种(1分):
1、程序计数器(1分),用来保存下一条要执行的指令的地址(1分),处理器在要执行一条指令之前,会从程序的计数器指示的内存地址处进行取值(1分);
2、栈地址寄存器(1分),指向内存中栈的顶端(1分),当使用压栈指令进行压栈操作的时候,栈地址寄存器的值会自动减少,当使用退栈指令从栈中取数据的时候,栈地址寄存器的值会自动增加(1分);
3、状态寄存器(1分),一般包含各种状态位(1分),以反映处理器的当前状态(1分)。
12.嵌入式软件开发构建阶段的主要任务是把代码转换成可以在嵌入式硬件上执行的程序(2分),主要有3个步骤:
1、编译(1分),把人类可读可读的语言所编写的程序,翻译成特定处理器上等效的一系列操作码(1分),即目标文件(1分);
2、链接(1分),把第一步产生的所有目标文件链接成一个目标文件,即可重定位程序(1分),并进行符号管理(1分);
3、定址和打包(1分),把第二步得到的可重定位程序整合成一个可以在嵌入式系统上运行的二进制映像文件(1分)。
13.软硬件协同设计的大致流程有4步(1分):
1、用HDL语言和C语言进行系统描述并进行模拟仿真和系统功能验证(2分);
2、对软硬件实现功能进行划分(1分),分别用语言进行设计并将其综合起来进行功能验证和性能预测等仿真确认(2分);
3、如果没
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