嵌入式實時系統(tǒng)復習

1、填空25判斷15簡答8*5=40 分析10綜合101、國內對嵌入式系統(tǒng)的定義 P2嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心、以計算機技術為基礎、軟件硬件可裁剪、適應應用系統(tǒng)對功能、 可靠性、成本、體積、功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。2、 與通用計算機對比，嵌入式系統(tǒng)特點P7嵌入式系統(tǒng)通常是形式多樣、面向特定應用的嵌入式系統(tǒng)得到多種類型的處理器和處理器體系結構的支持嵌入式系統(tǒng)通常極其關注成本嵌入式系統(tǒng)有實時性和可靠性的要求嵌入式系統(tǒng)使用的操作系統(tǒng)的特性嵌入式系統(tǒng)開發(fā)需要專門工具和特殊方法3、 什么是前后臺系統(tǒng)，優(yōu)缺點？P10前后臺系統(tǒng)是中斷驅動系統(tǒng)的一種a）后臺是一個循環(huán)輪詢系統(tǒng)一直在運行。b）前臺是由一些中斷

2、處理過程組成的。c）當有一前臺事件（外部事件）發(fā)生時，引起中斷，進行前臺處理，處理完成后又回到后臺 （通常又稱主程序）。優(yōu)點：可并發(fā)處理不同的異步事件，設計簡單；中斷處理程序有多個，主程序一個；無須學習OS相關的知識缺點：對于復雜的系統(tǒng)而言，其主程序設計復雜，系統(tǒng)復雜度提高，可靠性降低；實時性只能通過中斷來保證，如果采用中斷加主程序的方式來處理事件，其實時性難以保證。 中斷處理程序與主程序間的共享互斥問題應用自身解決4、 單處理器多任務系統(tǒng)優(yōu)缺點P11優(yōu)點a）將復雜的系統(tǒng)分解為相對獨立的多個任務，達到“分而治之”的目的，從而降低系統(tǒng)的復雜性。b）保證系統(tǒng)的實時性。c）系統(tǒng)的模塊化好，提高系統(tǒng)的

3、可維護性。缺點d）需要采用一些新的軟件設計方法。e）需要對每一個共享資源互斥。f）導致任務間的競爭。g）需要使用嵌入式操作系統(tǒng)，要增加系統(tǒng)的開銷。5、嵌入式系統(tǒng)的分類按嵌入式處理器的位數(shù)、應用、實時性和軟件結構等原則分類按嵌入式軟件結構分類，嵌入式系統(tǒng)可分為哪幾類？循環(huán)輪詢系統(tǒng)、前后臺系統(tǒng)、單處理器多任務系統(tǒng)、多處理器多任務系統(tǒng)6、嵌入式軟件的特點 P611 ）、規(guī)模小，開發(fā)難度大2 ）、快速啟動，直接運行3 ）、實時性和可靠性要求高4 ）、程序一體化5 ）、兩個平臺7、 嵌入式軟件系統(tǒng)的分類P62按通常的軟件分類，嵌入式軟件可以分為系統(tǒng)軟件、支撐軟件、應用軟件按運行平臺來分，嵌入式軟件可以分

4、為：運行在開發(fā)平臺上的軟件、運行在目標平臺即嵌入 式系統(tǒng)上的軟件按按嵌入式軟件結構來分，嵌入式軟件可以分為：循環(huán)輪詢系統(tǒng)、前后臺系統(tǒng)、單處理器多任務系統(tǒng)、多處理器多任務系統(tǒng)8、 嵌入式軟件系統(tǒng)的體系結構，包括驅動層、操作系統(tǒng)層、中間件層和應用層P639、嵌入式軟件運行流程分為 5個階段:上電復位、板級初始化階段；系統(tǒng)引導/升級階段； 系統(tǒng)初始化階段；應用初始化階段；多任務應用階段P6510、 嵌入式操作系統(tǒng)的體系結構可分為：單塊結構、層次結構和客戶/服務器（微內核）結 構。P6611、交叉開發(fā)環(huán)境的工具包括：文本編輯器、交叉編譯器、交叉調試器、仿真器和下載器等工具。從開發(fā)方式來看，交叉開發(fā)環(huán)境

5、有宿主機和目標機組成。宿主機和目標機之間物理連接和邏輯連接 P75斷點分類：硬件斷點和軟件斷點12、什么是交叉調試 P77交叉調試器是指調試程序和被調試程序運行在不同的機器上的調試器；調試器通過某種方式能控制目標機上被調試程序的運行方式，并且通過調試器能查看和修改目標機上的內存、寄存器以及被調試程序中的變量等13、交叉調試的特點 P771 ）調試器和被調試程序運行在不同的計算機上。調試器主要運行在宿主機上，而被調試程序運行在目標機上2 ）調試器通過某種通信方式與目標及建立聯(lián)系。通信方式可以是串口、并口、網(wǎng)絡JTAG 或者專用的通信方式3) 一般在目標機上有調試器的某種代理，這種代理能配合調試器

6、一起完成對目標機上運行的程序的調試4) 目標機也可以是一種虛擬機。調試通過虛擬機代理的方式完成。14、交叉調試方式Crash &Burn 方式 Rom Monitor方式 Rom Emulator 方式 ICE 方式 OCD 方式常用的方式 Rom Monitor方式和 OCD方式15、 嵌入式實時內核的設計考慮的問題P93實時性；可移植性；可裁剪、可配置性；可靠性；應用編程接口16、 嵌入式實時內核的時間性能指標P120中斷延遲時間、中斷響應時間、中斷恢復時間、內核最大關中斷時間、任務上下文切換時間、任務響應時間、系統(tǒng)調用的執(zhí)行時間17、 任務響應時間？最壞情況包括哪些時間P130任

7、務響應時間是指從任務對應的中斷產生到該任務真正開始運行這一過程所花費的時間。最壞情況下包括的時間：中斷延遲、中斷服務程序、中斷嵌套、搶占被禁止、調度、上下文 切換18、 為了便于移植，內核設計為三層結構：硬件無關層、硬件抽象層、硬件相關層。19、 搶占式調度和非搶占式調度的運行圖P96非搶占式調度搶占式調度20、任務的內容？任務的3種基本狀態(tài)任務主要包括以下內容：代碼，即一段可執(zhí)行的程序；數(shù)據(jù)，即程序所需要的相關數(shù)據(jù)；堆 棧；程序執(zhí)行的上下文環(huán)境任務的三種基本的狀態(tài)：等待（waiting）：任務在等待某個事件的發(fā)生；就緒（ready）：任務等待獲得處理器資源；執(zhí)行（running ）:任務獲得

8、處理器資源，所包含的代碼內容正在被執(zhí)行。21、 任務與程序的區(qū)別：P139-任務能真實地描述工作內容的并發(fā)性，而程序不能；-程序是任務的組成部分，除程序外，任務還包括數(shù)據(jù)、堆棧及其上下文環(huán)境等內容；-程序是靜態(tài)的，任務是動態(tài)的；-任務有生命周期，有誕生、有消亡，是短暫的；而程序是相對長久的；-一個程序可對應多個任務，反之亦然；-任務具有創(chuàng)建其他任務的功能，而程序沒有22、任務切換基本步驟P1441）保存處理器上下文環(huán)境2）更新當前處于運行狀態(tài)下任務的控制塊內容，將其狀態(tài)改為就緒或等待狀態(tài)3）將任務的任務控制塊移到相應隊列（就緒隊列或等待隊列）4）選擇另一個任務進行執(zhí)行5）改變需投入運行任務的控

9、制塊內容，將其狀態(tài)變?yōu)檫\行狀態(tài)6）根據(jù)任務控制塊恢復需投入運行任務的上下文環(huán)境23、 什么是優(yōu)先級反轉P162優(yōu)先級反轉是指高優(yōu)先級任務需要等待低優(yōu)先級任務釋放資源，而低優(yōu)先級任務又正在等待中等優(yōu)先級任務的現(xiàn)象24、 優(yōu)先級繼承協(xié)議的基本思想是：P163當一個任務阻塞了一個或多個高優(yōu)先級任務時，該任務將不使用其原來的優(yōu)先級，而使用被該任務所阻塞的所有任務的最高優(yōu)先級作為其執(zhí)行臨界區(qū)的優(yōu)先級。當該任務退出臨界區(qū)時，又恢復到其最初的優(yōu)先級。25、 優(yōu)先級天花板協(xié)議的內容P165在優(yōu)先級天花板協(xié)議中，主要包含如下處理內容：1 ）對于控制臨界區(qū)的信號量，設置信號量的優(yōu)先級天花板為可能申請該信號量的所有

10、任務中具有最高優(yōu)先級任務的優(yōu)先級；2）如果任務成功獲得信號量，任務的優(yōu)先級將被抬升為信號量的優(yōu)先級天花板；任務執(zhí)行完臨界區(qū)，釋放信號量后，其優(yōu)先級恢復到其最初的優(yōu)先級；3）如果任務不能獲得所申請的信號量，任務將被阻塞。26、優(yōu)先級繼承協(xié)議和優(yōu)先級天花板協(xié)議的比較優(yōu)先級繼承協(xié)議和優(yōu)先級天花板協(xié)議都能解決優(yōu)先級反轉問題，但在處理效率和對程序運行流程的影響程度上有所不同1）執(zhí)行效率的比較：優(yōu)先級繼承協(xié)議可能多次改變占有某臨界資源的任務的優(yōu)先級，而優(yōu)先級天花板協(xié)議只需改變一次。從這個角度看，優(yōu)先級天花板協(xié)議的效率高， 因為若干次改變占有資源的任務的優(yōu) 先級會引入更多的額外開銷，導致任務執(zhí)行臨界區(qū)的時間

11、增加。2）對程序運行過程影響程度的比較：優(yōu)先級天花板協(xié)議的特點是一旦任務獲得某臨界資源，其優(yōu)先級就被抬升到可能的最高程度，不管此后在它使用該資源的時間內是否真的有高優(yōu)先級任務申請該資源，這樣就有可能影響某些中間優(yōu)先級任務的完成時間。但在優(yōu)先級繼承協(xié)議中，只有當高優(yōu)先級任務申請已被低優(yōu)先級任務占有的臨界資源這一事實發(fā)生時，才抬升低優(yōu)先級任務的優(yōu)先級，因此優(yōu)先級繼承協(xié)議對任務執(zhí)行流程的影響相對要較小。27、 優(yōu)先級位圖算法P14628、任務能以以下方式與中斷處理程序或其他任務進行同步或通信：單向同步或通信：一個任務與另一個任務或一個ISR同步或通信。雙向同步或通信：兩個任務相互同步或通信。雙向同步

12、不能在任務與ISR之間進行，因為ISR不能等待。29、信號量一般分為三種：用于解決資源共享互斥訪問的互斥信號量；用于解決互斥訪問同步問題的二值信號量；用于解決資源計數(shù)問題的計數(shù)信號量；30、P182生產者任務do產生一個數(shù)據(jù)項申請empty申請mutex將新生成的數(shù)據(jù)項添加到緩沖中申請full申請mutex從緩沖中移出一個數(shù)據(jù)項的內容釋放mutex釋放full while ；消費者任務do釋放mutex釋放empty消費新獲得的數(shù)據(jù)項內容 while (1);計數(shù)信號量full :已被填充的數(shù)據(jù)項數(shù)目，取值范圍0 n,初始值為0計數(shù)信號量empty :空閑數(shù)據(jù)項數(shù)目，取值范圍為0 n ,初始值

13、為n ;互斥信號量mutex :控制生產者任務和消費者任務對有界緩沖的訪問，初始值為1。31、什么是事件，特點？P195在嵌入式實時內核中，事件是指一種表明預先定義的系統(tǒng)事件已經(jīng)發(fā)生的機制。事件及事件集有以下特點： 事件間相互獨立事件僅用于同步，不提供數(shù)據(jù)傳輸功能事件無隊列，即多次發(fā)送同一事件， 在未經(jīng)過任何處理的情況下， 其效果等同于只發(fā)送一次。32、異步信號機制與中斷機制的比較P202相同點：1）具有中斷性。對中斷的處理和對異步信號的處理都要先暫時地中斷當前任務的運行。2）有相應的服務程序根據(jù)中斷向量，有一段與中斷信號對應的服務程序， 稱為ISR（Interrupt Service Routine ） 根據(jù)異步信號的編號，有一段與之對應的服務程序，稱為ASR （Asynchronious ServiceRoutine ）3 ）可以屏蔽其響應外部硬件中斷可以通過相應的寄存器操作被屏蔽任務也可屏蔽對異步信號的響應不同點：1）實質不同中斷由硬件或者特定的指令產生，不受任務調度的控制異步信號由系統(tǒng)調用（使用發(fā)送異步信號功能）產生，受到任務調度的控制ASR在相關任務的上下文中運行