嵌入式系統(tǒng)及地的應(yīng)用-試地的題目一詳解

1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案精彩文檔120分鐘答案及評(píng)分細(xì)則課程名稱(chēng)：_嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)_考試形式：閉卷 考試日期:201丄年_月 _日 考試時(shí)長(zhǎng):一、 判斷題（共15分，共15題，每題1分）1. T2. F3. T4. T5. F6. T7. F& F9. F10. T11. F12. T13. F14. F15. F二、單向選擇題（共20分，共10題，每題2分）1、D2、D3、B4、D5、C6、C7、B8. C9. D10. C三、填空題（共20分，共20空，每題1 分）1. 乘加操作、 SIMD類(lèi)操作、零開(kāi)銷(xiāo)循環(huán)指令、多媒體加速指令2. 、并行性、異步獨(dú)立性。3. 取指令、譯碼 、 執(zhí)行 、寫(xiě)寄存

2、器 。4. 外部中斷。5. SWI， INT。6. 防止地址越界和防止操作越權(quán)。7. 存儲(chǔ)器映射編址，I/O 映射編址。8. 馮？諾依曼結(jié)構(gòu)哈佛結(jié)構(gòu)四、簡(jiǎn)答題（共30分，共5題，第4題為9分，第5題6分，其余每題5 分）1.答：任務(wù)是一個(gè)具有獨(dú)立功能的無(wú)限循環(huán)的程序段的一次執(zhí)行，是實(shí)時(shí)內(nèi)核調(diào)度的單位，具有動(dòng)態(tài) 性、并行性和異步獨(dú)立性等特征。（1分）其中：1）動(dòng)態(tài)性是任務(wù)狀態(tài)是不斷變化的，任務(wù)狀態(tài)一般分為就緒態(tài)、運(yùn)行態(tài)和等待態(tài)。在多任務(wù) 系統(tǒng)中，任務(wù)的狀態(tài)將隨著系統(tǒng)的需要不斷進(jìn)行變化。（1分）2）并行性是系統(tǒng)中同時(shí)存在多個(gè)任務(wù)，這些任務(wù)在宏觀上是同時(shí)運(yùn)行的。（1分）3 ）異步獨(dú)立性是每個(gè)任務(wù)各自

3、按照相互獨(dú)立的不可預(yù)知的速度運(yùn)行，走走停停。（1分）任務(wù)和進(jìn)程的主要區(qū)別在于：任務(wù)的屬性中（任務(wù)控制塊中）包含了于時(shí)間相關(guān)的參數(shù)，比如：優(yōu) 先級(jí)別、周期、計(jì)算機(jī)時(shí)間、截止時(shí)間等，而內(nèi)核對(duì)認(rèn)為進(jìn)行調(diào)度時(shí)，必須參考并遵循這些參數(shù)以確保 任務(wù)的實(shí)時(shí)性與確定性。（1分）2.NZCVa1jQ31282724loopADDr2, r2, r3SUBSr1, r1, #0x01bNEloop實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案答：第28到31位為條件標(biāo)志位（1分）:-N = ALU產(chǎn)生負(fù)數(shù)結(jié)果（0.5 分）-Z = ALU產(chǎn)生結(jié)果是 0 （0.5分）-C = ALU操作產(chǎn)生進(jìn)位或借位（0.5分）-V = ALU結(jié)果溢出（0.5分）

4、loopr2=r2+r3ADDr2, r2, r3SUBSr1, r1, #0x01*fr1 - 1 and set flags*-*bneloop*Iif z=0, then end loop»!（2分）評(píng)分細(xì)則：見(jiàn)答案。3.答：嵌入式軟件的特點(diǎn)決定了其調(diào)試具有如下特點(diǎn)：1）一般情況下調(diào)試器和被調(diào)試程序運(yùn)行在不同的計(jì)算機(jī)上，調(diào)試器主要運(yùn)行在宿主機(jī)上，而被調(diào)試程序運(yùn)行在目標(biāo)機(jī)上。（1分）2） 調(diào)試器通過(guò)某種通信方式與目標(biāo)機(jī)建立聯(lián)系，通信方式可以室串口、并口、網(wǎng)絡(luò)、JTAG或者專(zhuān)業(yè)的通信方式。（1分）3）一般在目標(biāo)機(jī)器上有調(diào)試器的某種代理，這種代理能配合調(diào)試器一起完成對(duì)目標(biāo)機(jī)上運(yùn)行的程

5、序的調(diào)試，這種代理可以是某種軟件，也可以是某種支持調(diào)試的硬件等。（1分）4）目標(biāo)機(jī)器也可以是一種虛擬機(jī)，在這種情況下，似乎調(diào)試器和被調(diào)試程序運(yùn)行在同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上，但是調(diào)試方式的本質(zhì)沒(méi)有變化，即被調(diào)試程序都是被下載到了目標(biāo)機(jī)器，調(diào)試并不是直接通過(guò)宿主機(jī)操作系統(tǒng)的調(diào)試支持 來(lái)完成的，而是通過(guò)虛擬機(jī)代理的方式來(lái)完成的。（1分）5）通過(guò)下表1對(duì)上述答案做補(bǔ)充：（1分）表-1交叉調(diào)試與非交叉調(diào)試交叉調(diào)試非交叉調(diào)試調(diào)試器和被調(diào)試程序運(yùn)行在不同的計(jì)算機(jī)上調(diào)試器和被調(diào)試程序運(yùn)行在同一計(jì)算機(jī)上可獨(dú)立運(yùn)行，無(wú)需操作系統(tǒng)支持需要操作系統(tǒng)支持被調(diào)試程序的裝載由調(diào)試器完成被調(diào)試程序的裝載專(zhuān)門(mén)的loader程序完成需要通

6、過(guò)外部通信的方式來(lái)控制被調(diào)試程序不需要通過(guò)外部通信的方式來(lái)控制被調(diào)試程序可以直接調(diào)試不同指令集的程序只能直接調(diào)試相同指令集的程序評(píng)分細(xì)則：該題根據(jù)對(duì)每一點(diǎn)的簡(jiǎn)要敘述酌情給分。答：嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)采用了如下機(jī)制提高系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與確定性。1）實(shí)時(shí)調(diào)度算法：比如 RM,EDF等確保任務(wù)截止時(shí)間的強(qiáng)實(shí)時(shí)調(diào)度算法。（1分）2 ）可搶占內(nèi)核：技術(shù)系統(tǒng)運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)，高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)仍然可搶占內(nèi)核的運(yùn)行。（1分）3） 在中斷處理過(guò)程中設(shè)置搶占點(diǎn)減小內(nèi)核關(guān)中斷時(shí)間。（1分）4） 設(shè)計(jì)高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（優(yōu)先級(jí)位圖法，雙項(xiàng)鏈表，差分時(shí)間鏈等）。（1分）5） 確定的內(nèi)存管理：采用靜態(tài)內(nèi)存分配方式，不用虛擬內(nèi)存管理。（1

7、分）6 ）資源有效等待。（1分）7 ）解決好優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)：用優(yōu)先級(jí)繼承或者優(yōu)先級(jí)天花板避免優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)。（1分）8） 減小中斷相應(yīng)時(shí)間，提高中斷處理速度。（1分）9） 浮點(diǎn)數(shù)的優(yōu)化處理，提高浮點(diǎn)運(yùn)算的速度和效率。（1分）評(píng)分細(xì)則：該題根據(jù)對(duì)每一點(diǎn)的簡(jiǎn)要敘述酌情給分。5.答：優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)（priority inversion）:優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)發(fā)生在一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)被迫等待一段不確定時(shí)間，有三個(gè)優(yōu)先級(jí)不同的task,A,B,C; A的優(yōu)先級(jí)最高，B次之，C最低。其中A和C有共享的臨界區(qū)。如果C已進(jìn)入臨界區(qū)，那么A在進(jìn)入進(jìn)入臨界區(qū)之前，就會(huì)被阻塞。taskB有可能打斷C而進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，這樣C什么時(shí)候從臨界區(qū)

8、退出，就是一個(gè)未知的時(shí)間。A只有C從臨界區(qū)退出后才能被調(diào)度，A被阻塞的時(shí)間也是未知的。這樣，低優(yōu)先級(jí)的B先于高優(yōu)先級(jí)的A被調(diào)度，優(yōu)先級(jí)發(fā)生了逆轉(zhuǎn)。（2分）1）優(yōu)先級(jí)繼承（priority in here nee）:優(yōu)先級(jí)繼承協(xié)議的基本思想是：當(dāng)一個(gè)任務(wù)任務(wù) T阻塞一個(gè)或多個(gè)優(yōu)先級(jí)更高的任務(wù)任務(wù)時(shí)，將T的優(yōu)先級(jí)暫時(shí)提高到被它阻塞的所有任務(wù)中具有的最高優(yōu)先級(jí)，從而使T能夠搶占它所阻塞的所有任務(wù)而進(jìn)入臨界區(qū)，并且不影響與它所進(jìn)入的臨界區(qū)無(wú)關(guān)的其他高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)的執(zhí)行當(dāng)T退出臨界區(qū)時(shí)就恢復(fù)原來(lái)的優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)的繼承是可以傳遞的（transitive）. 例如，假設(shè)廠廠是3個(gè)優(yōu)先級(jí)從高到低排列的任 務(wù)，如

9、果Ts阻塞T2,T2阻塞T,則T3將通過(guò)T2而繼承T1的優(yōu)先級(jí)。（2分）2）優(yōu)先級(jí)天花板（priority eeiling）:優(yōu)先級(jí)天花板協(xié)議的目的在于解決優(yōu)先級(jí)繼承協(xié)議中存在的死鎖和阻塞問(wèn)題，優(yōu)先級(jí)天花板指控制訪(fǎng)問(wèn)臨界資源的信號(hào)量的優(yōu)先級(jí)天花板，信號(hào)量的優(yōu)先級(jí)天花板為所有使用該信號(hào)量的任務(wù)任務(wù)的最高優(yōu)先級(jí)。在基本的優(yōu)先級(jí)繼承協(xié)議的基礎(chǔ)上，Sha等人提出了一個(gè)改進(jìn)的方案一一優(yōu)先級(jí)優(yōu)先級(jí)天花板。與優(yōu)先級(jí)繼承協(xié)議不同 的是,優(yōu)先級(jí)上限協(xié)議定義了信號(hào)量的優(yōu)先級(jí)上限一一一個(gè)信號(hào)量的優(yōu)先級(jí)上限與可能鎖定 該信號(hào)量的所有任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)相等；調(diào)度的時(shí)候不僅比較任務(wù)之間的優(yōu)先級(jí)，還要比較信號(hào)的優(yōu)先級(jí)上

10、限。當(dāng)一個(gè)任務(wù)T要進(jìn)入一個(gè)臨界區(qū)的時(shí)候， 如果T的優(yōu)先級(jí)不比已經(jīng)被其他任務(wù)鎖定的所有信號(hào)量的優(yōu)先級(jí)上限高，則T被阻塞。（2分）評(píng)分細(xì)則：該題根據(jù)對(duì)每一點(diǎn)的簡(jiǎn)要敘述酌情給分。五、綜合題（共15分，共2題，第1題為8分，第2題為7分）1（8分）在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，對(duì)于時(shí)間等待的任務(wù)，可以組織為差分鏈表的方式進(jìn)行管理。假設(shè)某個(gè)時(shí)刻，有一組任務(wù)T1、T2、T3、T4、T5,分別等待10、5、7、15、12個(gè)tick 。（1）畫(huà)出由五個(gè)任務(wù)形成的差分鏈表；（2） 經(jīng)過(guò)8個(gè)tick后，T6進(jìn)入時(shí)間等待狀態(tài)，等待時(shí)間為5個(gè)tick。請(qǐng)畫(huà)出該時(shí)刻的差分鏈表；（3）說(shuō)明采用差分鏈管理時(shí)間等待任務(wù)的好處；（4

11、） 時(shí)間等待任務(wù)，通常由定時(shí)器觸發(fā)的中斷服務(wù)程序進(jìn)行處理。說(shuō)明中斷服務(wù)程序的主要性能指標(biāo)及 其基本含義。另外，通常要求中斷服務(wù)程序的執(zhí)行時(shí)間比較短，說(shuō)明相應(yīng)的處理措施。參考答案與評(píng)分細(xì)則：（1）五個(gè)任務(wù)的差分鏈表：（2分）（2） 8個(gè)tick后，T6進(jìn)入等待鏈后的差分鏈表：（2 分）精彩文檔（3）每個(gè)tick至U達(dá)后，時(shí)間等待鏈表的管理又更高的效率和時(shí)間確定性。（4）（1.5OSRdyGrp中的位置，并把相應(yīng) OSRdyTbl中所對(duì)應(yīng)的組，并根 并把該二進(jìn)制位置為 1。（1分）（1 分）中斷延遲時(shí)間：從中斷發(fā)生到系統(tǒng)獲知中斷，并且開(kāi)始執(zhí)行中斷服務(wù)程序所需要的時(shí)間；中斷響應(yīng) 時(shí)間：從中斷發(fā)生到開(kāi)

12、始執(zhí)行用戶(hù)中斷服務(wù)程序的第一條指令之間的時(shí)間；中斷恢復(fù)時(shí)間：用戶(hù)中斷服 務(wù)程序結(jié)束后回到被中斷代碼之間的時(shí)間；中斷處理時(shí)間：執(zhí)行用戶(hù)中斷服務(wù)程序所需的時(shí)間。 分） 可以采用延遲服務(wù)程序的方式進(jìn)行處理：中斷服務(wù)程序只進(jìn)行必要的處理；花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)的數(shù)據(jù)處理工 作，則由一個(gè)任務(wù)來(lái)完成。（1.5分） 評(píng)分細(xì)則：該題根據(jù)學(xué)生對(duì)上描述情況酌情給分。2 （7分）在ucOS的優(yōu)先級(jí)位圖算法中，處于就緒狀態(tài)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，通過(guò)優(yōu)先級(jí)就緒組OSRdyGrp和優(yōu)先級(jí)就緒表 OSRdyTbl進(jìn)行管理：（1）基于C語(yǔ)言，給出 OSRdyGrp和OSRdyTbl的變量定義；（2） 從進(jìn)入就緒態(tài)、退出就緒態(tài)和獲取當(dāng)前處于就緒

13、態(tài)的最高優(yōu)先級(jí)等三個(gè)方面，描述優(yōu)先級(jí)位圖算法 管理就緒任務(wù)的基本方法；（3） 對(duì)于優(yōu)先級(jí)分別為 7、20和18的三個(gè)任務(wù)，分別描述三個(gè)任務(wù)依次進(jìn)入就緒態(tài)時(shí)的OSRdyGrp及OSRdyTbl的值（假設(shè)初始 OSRdyGrp=0b00000001, OSRdyTbl0=0b00010000 , OSRdyTbl1-7= 0b00000000）；（4）當(dāng)這三個(gè)任務(wù)都處于就緒狀態(tài)時(shí)，判斷出當(dāng)前處于就緒態(tài)的最高優(yōu)先級(jí)。 參考答案與評(píng)分細(xì)則：（1）char OSRdyGrp; char OSRdyTbl8; （1 分）（2）進(jìn)入就緒態(tài)：根據(jù)優(yōu)先級(jí)的高三位，確定就緒任務(wù)在優(yōu)先級(jí)就緒組的二進(jìn)制為置為1;根據(jù)

14、優(yōu)先級(jí)的高三位，確定就緒任務(wù)在優(yōu)先級(jí)就緒表 據(jù)優(yōu)先級(jí)的低三位，確定就緒任務(wù)在優(yōu)先級(jí)就緒表所在組中的二進(jìn)制位，退出就緒態(tài)：根據(jù)優(yōu)先級(jí)的高三位，確定就緒任務(wù)在優(yōu)先級(jí)就緒表 OSRdyTbl中所對(duì)應(yīng)的組，并根據(jù)優(yōu)先 級(jí)的低三位，確定就緒任務(wù)在優(yōu)先級(jí)就緒表所在組中的二進(jìn)制位，并把該二進(jìn)制位置為0;如果優(yōu)先級(jí)就緒表對(duì)應(yīng)組所在的字節(jié)數(shù)據(jù)為0，則把優(yōu)先級(jí)就緒組 OSRdyGrp對(duì)應(yīng)的二進(jìn)制為置為 0。（1分）獲取當(dāng)前處于就緒態(tài)的最高優(yōu)先級(jí)：對(duì)于優(yōu)先級(jí)就緒組 OSRdyGrp對(duì)應(yīng)的字節(jié)數(shù)據(jù)，獲取1出現(xiàn)的最低二進(jìn)制位序號(hào)，該二進(jìn)制位序號(hào)作為最高優(yōu)先級(jí)的高三位；以二進(jìn)制位序號(hào)索引優(yōu)先級(jí)就緒表OSRdyTbl得到一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)，獲取該字節(jié)數(shù)據(jù)中1出現(xiàn)的最低二進(jìn)制位序號(hào)，該序號(hào)作為最高優(yōu)先級(jí)的低三位。（1分）（3）（ 2 分）7： OSRdyGrp=0b00000001，OSRdyTbl0=0b10010000，OSRdyTbl1-7= 0b0000000020:OSRdyGrp=0b00000101，OSRdyTbl0=0