2016下半年系统架构设计师真题解析：上午试题

"该资源是2016年下半年系统架构设计师考试的真题及答案解析，主要涵盖了系统架构设计的相关知识，包括嵌入式系统存储、操作系统接口、嵌入式处理器分类以及指令流水线的吞吐率计算。" 在系统架构设计中，嵌入式系统的存储部件扮演着关键角色。存取速度最快的存储部件是寄存器组，它们位于CPU内部，提供最快的数据存取速度。Cache作为一种高速缓存，虽然比内存快，但仍然慢于寄存器。在选择存储部件时，需要根据系统的性能需求进行合理配置。 实时操作系统（RTOS）内核与应用程序之间的接口被称为API（Application Programming Interface），它定义了应用程序如何与操作系统交互，以便执行特定任务。API的正确设计和使用对于确保系统的实时响应和高效运行至关重要。 嵌入式处理器分为四类：微处理器（MPU）、微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）和片上系统（SOC）。MPU通常用于复杂的、需要高性能计算的系统，而MCU如单片机则以其小巧、低功耗和低成本的优势被广泛应用于各种小型设备。DSP专门针对数字信号处理进行了优化，适合处理大量信号运算。SOC是一种高度集成的芯片，包含整个系统所需的硬件和嵌入式软件，能够实现特定的功能。 指令流水线技术可以提高处理器的效率，通过同时处理多个指令阶段来缩短平均执行时间。在计算指令流水线的吞吐率时，需要考虑各个子过程的时间，并且对于连续输入的指令，需要特别关注最长子过程所占用的时间。在给定的例子中，连续输入100条指令的吞吐率可以通过总执行时间和指令数量的比值来计算。 在计算机系统输入/输出（I/O）操作中，双缓冲技术可以提高效率。在这种工作方式下，数据首先被读入一个缓冲区，然后在处理期间，另一个缓冲区可以用来接收新的数据。这种设计减少了等待时间，使得系统能连续处理数据。例如，在读取和处理10个磁盘块的文件时，磁盘读取、缓冲区到用户区的传输以及系统处理时间都会影响整体性能。 系统架构设计师需要掌握嵌入式系统存储层次、操作系统接口、处理器类型、指令流水线优化以及I/O管理等多个方面的知识，以便设计出高效、可靠的系统架构。这些知识是系统架构设计的基础，对于理解和解决实际问题至关重要。