2018年西电嵌入式课程作业解答

简介：
依据给定文件中的信息，我们可以归纳为以下具体的IT知识点：ARM架构设计与程序开发标准 **ATPCS（ARM和Thumb程序间子程序调用规范）**：该标准规定了在ARM与Thumb状态之间如何正确进行子程序调用的过程。虽然ATPCS提供了被建议采用的一系列做法，但它并非强制执行的规则。- **ARM与Thumb模式**：ARM处理器采用两种执行模式：ARM模式和Thumb模式。在采用ARM模式时，处理器执行32位的指令集；而在使用Thumb模式时，处理器执行16位的指令集。在系统设计中，快速中断事件（Fast Interrupt Query, FIQ）具有更高的优先权，这确保了在处理外部中断事件（Interrupt Request, IRQ）时，若出现快速中断请求，则系统将暂时终止对IRQ的处理并专注于处理FIQ。存储器的组织结构中，ROM（Read-Only Memory）是一种不可恢复型存储设备，在电源中断之后，其内部存储的数据能够得以永久保存。 内建测试系统(BIST)是SoC架构中扮演着重要的角色，在测试与故障定位方面发挥着关键作用。其采用的JTAG测试接口作为标准的芯片自测手段被广泛应用。ARM体系结构：ARM处理器基于RISC（Reduced Instruction Set Computer）架构设计，而非采用CISC体系结构。这表明ARM指令集合更加简洁，每条指令的执行操作更为有限。 该系统采用内置于设备中的操作平台设计。Linux内核：作为操作系统核心组件的Linux内核具备高度稳定性和强大的功能特性，并且能够灵活支持多种应用需求。因此，它成为嵌入式系统理想的运行平台。中断管理：在Linux内核体系结构中，独立于各进程运行环境的中断服务程序能够有效保证其效率和响应速度。Linux系统基于POSIX标准的开发理念表明，多数针对UNIX系统开发的应用程序能够在Linux环境下实现编译和运行功能而无需进行任何修改。Linux 采用写时拷贝技术来优化 fork() 操作的效率。该机制允许父代和子代进程在没有进行写入操作时共享相同的物理页面。直到其中一个进程尝试对这些页面进行写入操作时，复制才会被触发并完成，从而确保数据一致性。 在内存管理方面，Linux通过分页机制来进行内存控制。值得注意的是，并非所有内存区域都采用了分页策略。例如，在内核中的一些关键组件通常未采用分页机制进行管理。嵌入式系统的架构设计与实现嵌入式系统的层次结构：嵌入式系统通常分为三个层级：应用软件层、系统软件层及硬件层。其中，应用软件层承担特定的应用逻辑实现；系统软件层则包含操作系统和驱动程序等；硬件层为物理硬件平台提供支持。交叉开发环境：在开发针对不同硬件平台的嵌入式系统过程中，通常需要搭建相应的交叉开发平台，其中涉及到了使用不同的编译器、连接器等工具以实现各平台上程序的兼容性与互操作性。GCC与C++编译：GCC提供了一个功能丰富的编译器集合，该编译器支持对C++源码的编译操作，并能自动生成所需相关C++库的动态链接。该方法称为JTAG测试：通过其独特设计，该技术允许多个设备通过其连接口进行集成测试，形成一条完整的测试链，进而实现对每一个设备的独立检测。GDB调试器：该工具不仅能在运行环境中进行本地调试，还能通过远程连接对目标设备上的程序代码执行远程代码调试。对于嵌入式开发项目具有重要意义。嵌入式处理器及操作系统特性IP核心的分类主要包括软核、硬核和固核三类。其中一类（软核）可在FPGA中配置完成。另一类（硬核）则需在设计前进行布线规划。第三类（固核）则具有中间特性。CISC与RISC架构：CISC架构指令集相对复杂，并支持多种多样化的寻址方式；相比之下，RISC架构指令集简洁明了，其寻址模式单一且易于进行编译和优化工作。 基于ARM内核的嵌入式系统架构支持有大量的寄存器资源，绝大多数计算操作均在内部寄存器中完成，并且能够同时兼容大端与小端的数据格式。Linux的特性：其优良的实时处理能力和跨平台兼容性使其成为广泛应用于各种设备的操作系统。此外，Linux支持全方位的硬件配置和接口功能。 VxWorks操作系统是一款实时操作系统，其内核具有高性能，并且能够同时处理多个任务，但该系统并非开源。 在处理中断时，首先会为当前运行状态创建一个堆栈来保存相关信息，然后才会启动相应的中断服务程序。基于PowerPC架构的专用型微控制器中包括MPC860、MPC8245以及MPC8260等型号的产品，而其ProSeriesTM系列则不属于该架构的产品家族。这份文档涵盖了嵌入式系统设计、ARM体系结构以及Linux操作系统等多方面的知识点，可深入理解嵌入式系统的开发与设计原理。