嵌入式系统原理及应用复习知识点总结
第一章
1、嵌入式系统的应用范围：军事国防、消费电子、信息家电、网络通信、工业控制。
2、嵌入式系统定义：嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件与硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。（嵌入式的三要素：嵌入型、专用性与计算机系统）。
3、嵌入式系统的特点：1）专用性强；2）实时约束；3）RTOS 4）高可靠性；5）低功耗；
6）专用的开发工具和开发环境；7）系统精简；
4、嵌入式系统的组成：
（1）处理器：MCU、MPU、DSP、SOC；
（2）外围接口及设备：存储器、通信接口、I/O 接口、输入输出设备、电源等；
（3）嵌入式操作系统：windows CE、UCLinux、Vxworks、UC/OS;
（4）应用软件：Bootloader
5、嵌入式系统的硬件：嵌入式微处理器（MCU MPU DSR SOC,外围电路，外部设备；
嵌入式系统的软件：无操作系统（NOSE）小型操作系统软件（SOSES,大型操作系统
软件（LOSES注：ARM处理器三大部件：ALU控制器、寄存器。
6、嵌入式处理器特点：（1 ）实时多任务；（2 ）结构可扩展；（3 ）很强的存储区保护功能；（4）低功耗；
7、DSR处理器两种工作方式：（1）经过单片机的DSR可单独构成处理器；（2）作为协处理
器，具有单片机功能和数字处理功能；
第二章
1、IP 核分类：软核、固核、硬核；
2、ARM处理器系列：（1）ARM系列（三级流水，thumb指令集，ARM7TDMI；
（2）ARM9系列（DSP处理能力，ARM920T（3）ARM/OE增强DSP （4）SecurCone系列（提供解密安全方案）；（5）StrongARM 系列（Zntle 产权）；（6）XScale 系列（Intel 产权）；（7）Cortex系列（A:性能密集型；R要求实时性；M要求低成本）
3、ARM系列的变量后缀：（1）T：thumb指令集；（2）D: JTAG调试器；（3）快速乘法器；
（4）E:增强DSP指令；（5）J : Jave加速器
4、ARM{X}{Y}{Z}{T}{D}{M}{I}{E}{J}{F}{S} :x —系列号，y—内部存储管理和保护单元，Z—含有高速缓存。
5、C I S C （x86 ）：（1 ）具有大量的指令和寻址方式（300~500条）；（2）8/2 原则：80%的程序只用20%的指令；（3）大多说程序只使用少量指令就能运行；
6处理器核的性能指标：（1）冯诺依曼vs哈佛；（2）CISCvs RISC（3）流水线结构；（4）超标量执行；（5）高速缓存；
7、流水线（所有的ARM处理器）：每个时钟脉冲都接收下一条处理数据的指令，只是不同部分做不同的事情，提高系统处理速度和效率；ARM7-3级流水线，PC=LR-4 ARM—5级
流水线PC=LR-4*3 ARM1—6 级；ARM-8 级；Cortex —8 级；
8、4 种异常：中断、陷阱、故障、终止；
9、ARM处理器的7种工作模式：（1）用户态USR （2）快中断FIQ ; （3）中断IRQ; （4）管理态SVC;（5）终止态ABT；（6）未定义UND；（7）系统SYS；
10.ARM的两种工作状态：（1）ARM犬态---32位ARM旨令集，字对齐取指（2）Thumb犬态---16位Thumb旨令集，半字对齐取指。
11.ARM寄存器：37个寄存器，其中31个通用寄存器，6个状态寄存器，寄存器位32位寄存器。
影子寄存器：是为处理器的不同工作模式配备的专用物理寄存器，在异常模式下，它们将代替用户或者系统
模式下使用的部分寄存器。
（1）SF—堆栈指针R13（2）LR—链接寄存器R14（3）PC-程序计数器R15 （当前取指指令地址）状态寄存器：（1）保存ALU当前操作信息（2）控制允许和禁指中止（3）设置处理器操作模式。
标志位：（1）N—结果为负数，N=1 （2）Z—结果为0，Z=1 （3）C—加法进位0=1,减法置错位0=0 （4）V—带符号溢出，V=1 （5）I —1=1禁止IRQ中断（6）F—F=1禁止FIQ中断
（7）T=0-ARM^行；T=1，Thumb执行。
12.ARM存储器数据类型：8位字节（Java加速器）；16位字节（Thumb处理器）;32位字节
（ARM处理器）;
13.大端序：高字节—低地址；小端序：高字节—高地址。
14.ARM的存储体系（1）片内存储器：寄存器，片上cache, FIFO, TCM（可控），片内SRAM
（2）片外存储器：主存储器（片外DRAM SDRA）外部存储器，后备存储器
15.存储管理单元MMU勺作用：（1）虚拟存储空间到物理存储空间的映射（2）存储器保护功能（3）设置虚拟存储空间的缓冲特性。
1 6、Cache:cache 是位于主存储器和cpu 之间的一块高速存储器（高速可控）
统一cache :冯诺伊曼结构中指令和数据存放在一起，统一编址。
分离cache: 哈佛结构中，指令和数据存放各存储体，分开编址。
逻辑cache:cache放在处理器内核与MM之间。逻辑cache在序列地址空间存储数据，处理器可以直接通过逻辑cache访问数据，而无需通过MMU
物理cache:cache放在MMI和物理存储器之间。物理cache使用物理地址存储数据，当处理器访问存储器时，MMU、须先把虚拟地址转换为物理地址，cache才能向内核提供数据。
Cache地址映射方法：直接映射（电路简单效率低），全相联映射（适合小cache），组想联映射。
17.FCSE-快速上下文切换扩展：是硬件电路，加快进程切换速度，减小切换开销2写缓存
区改善了cache 的性能
18.FIFO-写缓存区（容量很小）：位于处理核与主存之间1当Cpu输出数据时，若总线恰好被占用而无法输出时，那么Cpu可以把数据写入写缓存区。当总线上没有比写缓存区优先级更高的掌控者时，写缓存区可以通过总线将数据写入内存2.
19?哈佛结构在ARM中的具体实现方式：1.程序指令和数据分别存储，分开编址；23.哈佛结构的数据Cache和指令Cache是分开的，各有一套地址和数据总线，使取指和取数据同
时进行
20.筒形移位寄存器；ARMi理器内部有筒形移位寄存器，可以进行移位操作。
21.看门狗定时器WDG引导嵌入式微处理器脱离死锁工作状态。
22.边界对准：指处理器一次性的或者周期性的读写内存的起始地址。提高数据传输速度，加快访问速度，简化了编译器设计，优化了程序代码。
23.AMBA、线：AHB高性能片上总线；APB先进外围片上总线
24.I/O 地址空间编址方法：1)独立编址法( 8086)，需要设置I/O 指令；2)统一编址法
(ARM (3)混合编址
第三章
1.ARM 的指令集包括六类指令：分支指令，数据处理指令，状态寄存器存取指令，数据存取指令，协处理器指令，异常处理指令。
3.ARM指令集和Thumb指令集具有两个共同点，一是他们都有较多的寄存器，可以用于多种用途；而是对存储的访问只能通过Load/store 指令进行。
4.正交指令集具有如下特征
( 1)指令集中的绝大多数指令长度相同
( 2)指令的操作码和操作数寻址字段的长度相对稳定。
( 3)在寻址字段中，所有寄存器的寻址都可以替换。
5.ARM处理器有三个指令集：32位的ARM旨令集，16位的Thumb指令集和8位的Jazelle 指令集。
6.多寄存器传送指令的优点：在数据块操作，上下文切换，栈操作方面比单寄存器传送指令效率更高，但缺点是增加了中断延迟。
7.简述ARM进入异常时处理器的响应，退出异常时需要执行哪些操作，
处理器响应（1）将CPSF的内容保存到将要执行的异常中断模式的SPSR^（2）设置当前程
序状态寄存器CPSF中的模式字段位（3）将异常发生时程序的下一条指令地址保存到新的异常模式的R14寄