ARM体系结构与嵌入式系统：考试重点与工具链详解

嵌入式系统期末考试题1包含了多个关键知识点，主要涉及ARM体系结构、内存管理、指令集、操作系统、工作模式、程序设计与执行等方面。 1. **ARM体系结构与内存管理**: - ARM体系结构中的内存管理依赖于系统控制协处理器CP15和MMU（存储管理部件）。MMU在异常处理程序中扮演重要角色，如DataAbort（数据异常）和PrefetchAbort（指令预取异常）发生时，会通过内存管理机制确保程序的正常执行，通过虚拟内存和物理内存的页面交换来维护。 2. **工具链选择**: - 构建嵌入式系统开发环境的工具链包括开源的GNU工具链和专有的ARM公司提供的ADS工具链。选择合适的工具链对于开发效率和性能至关重要。 3. **ARM指令示例**: - 提供了一个ARM指令MOVR1,R2,LSL#3，该指令用于将R2乘以4，即将R2左移3位并将结果存储到R1。 4. **寄存器计算问题**: - 给定初始值R2=5, R3=4, R4=3，执行SUBSR2, R3, R4, LSR#2后，R2变为3，R3保持不变，仍为4。 5. **程序流程设计与执行**: - 一个简单的程序流程图展示了对R0值的判断和分支：如果R0等于numEQU定义的值2，则执行DoA或DoS。通过伪指令和汇编指令，展示了程序的调用、比较和转移过程。 6. **嵌入式系统设计与操作系统**: - 嵌入式系统设计分为分析、设计和实现三个阶段，常用的嵌入式操作系统有Windows CE/Windows Mobile、Linux、uCos和Symbian。XScale微处理器使用的是ARM公司的ARMV5TE内核和指令集。 7. **微处理器工作模式**: - ARM微处理器有七种工作模式，分为非特权模式和特权模式，用户模式属于非特权模式，体现了权限管理和任务级别控制。 8. **指令集和复位状态**: - ARM核有两种指令集，ARM和Thumb，用于不同性能和代码密度。复位后，PC（R15）通常指向地址0X0（起始地址）。 9. **总线架构**: - 微处理器有两种总线架构，冯诺依曼结构共享数据和指令接口，而哈佛结构则分离数据和指令接口，以支持更高效的并行处理。 这份期末考试题涵盖了ARM体系结构、内存管理、指令集应用、操作系统选择、程序执行和微处理器工作模式等多个关键领域，对于深入理解嵌入式系统的各个方面具有重要作用。