2016下半年系统架构设计师上午试题解析：嵌入式系统与OS接口

在2016年下半年的系统架构设计师上午考试中，题目涵盖了嵌入式系统存储、实时操作系统接口、嵌入式处理器类型及其特性、指令流水线吞吐率计算、双缓冲技术在I/O操作中的应用以及文件系统索引节点的设计。以下是这些知识点的详细解析： 1. 嵌入式系统存储：考察了嵌入式系统中不同存储部件的速度。存取速度最快的通常是内存（A），因为内存直接与处理器相连，提供高速数据交换。 2. 实时操作系统接口：讨论了RTOS内核与应用程序之间的交互，即进程间通信（IPC）机制，选项C API（应用程序编程接口）是最合适的选择，它提供了操作系统与应用程序交互的桥梁。 3. 嵌入式处理器分类和特性：错误选项分析中，选项A提到的MPU（嵌入式微处理器）在安全性、可靠性方面加强，适合运算量大的系统，B项正确指出MCU（微控制器）由于体积小、功耗低和成本低的特点，C项描述了DSP（数字信号处理器）专为数字信号处理优化，而D项SOC（片上系统）是一种集成度很高的系统解决方案，包括硬件和软件。 4. 指令流水线吞吐率：通过计算每段所需时间（100条指令需50μs），得知每条指令平均时间为2μs，因此100条指令的吞吐率为100/2=50条/秒，即100μs，选项A正确。 5. 双缓冲I/O操作时间：双缓冲工作方式下，处理10个磁盘块的总时间包括读取10个块（10*10μs）、缓冲区间传输（10*6μs）和处理（10*2μs），总计180μs，节约了单缓冲方式下额外的传输时间（10*6μs），所以共节约60μs，答案是120μs，选项B。 6. 文件系统索引节点：根据索引节点结构，每个地址项最多能指示4KB，直接地址索引最多5级，可以表示2^5=32KB；一级间接地址索引和二级间接地址索引各增加了一个地址级别，分别对应2^(6+8)=256KB和2^(7+16)=4MB。所以单个文件的最大长度为直接索引和一级间接索引结合的范围，即1024KB，选项C。 7. 逻辑块访问：逻辑块号6、520和1030分别对应不同层次的索引，由于6小于直接地址索引的范围，所以采用直接地址索引；520和1030超过了直接地址索引范围，需要一级间接索引和可能的二级间接索引。所以，答案是直接地址索引、一级间接地址索引和二级间接地址索引，选项A。 这些题目主要测试了考生对嵌入式系统、实时操作系统、处理器理解、指令流水线、I/O技术和文件系统索引节点管理的理解和应用能力。