電子科技大學(xué)微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計2009-2010期末試題與答案

1、選課號 / 座位號學(xué)院姓名學(xué)號任課老師密封線以內(nèi)答題無效電子科技大學(xué)二零 零九 至二零 一零 學(xué)年第 二 學(xué)期期 末 考試微處理器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程考試題a卷 （ 120分鐘） 考試形式： 一本書開卷考試日期 2010 年 1 月 14日課程成績構(gòu)成：平時10分， 期中 15分， 實驗 15分， 期末 60分三三三三三三三合復(fù)核人簽(1)(1)(2)(3)(4)(5)(6)計名一二得分簽名注意：請將第一、二題答案填入本頁指定位置。得 分一、單選題答案（共 30 分，共 30 題，每題 1 分）123456789101112131415cbdababddabdabc1617181920

2、21222324252627282930cabdbcacdcbabcd得 分二、填空題答案（共 25 分，共 25 空，每空 1 分）1. 小端格式高字節(jié)放高地址，低字節(jié)放低地址2. 取指令指令譯碼計算操作數(shù)地址取操作數(shù)執(zhí)行指令寫結(jié)果第 9頁 共 9 頁3. 時鐘頻率 f指令平均執(zhí)行時間 cpi指令條數(shù) ic（可交換順序）4. 程序員角度看到的計算機結(jié)構(gòu)計算機各部件的邏輯結(jié)構(gòu)及連接方式體系結(jié)構(gòu)5. 雙工半雙工（可交換順序）密封線以內(nèi)答題無效6. 一次存取及處理數(shù)據(jù)7. irqfrq（可交換順序）8. r0r3堆棧單元9. 初始化硬件及加載操作系統(tǒng)10.功能（黑盒）覆蓋（白盒）灰盒（可交換順序）

3、密封線以內(nèi)答題無效一、單選題（共 30 分，共 30 題，每題 1 分）1.計算機內(nèi)機器數(shù)通常采用（）形式來表示。a、原碼b、反碼c、補碼d、ascii 碼2.組合bcd 碼“ 87h ” 代表的十進制真值是（）。a、78b、87c、-120d、+1203.若下列字符碼中有奇偶校驗位，但沒有數(shù)據(jù)錯誤，那么采用偶校驗的字符碼是 ()。a、11001011b、11010110c、11000001d、110010014. 馮·諾依曼基本思想主要是提出了（）。a、二進制和程序存儲b、cpu和存儲器 c 、二進制和存儲器d、存儲器和輸入輸出設(shè)備5. 以下敘述中，不符合 risc 指令系統(tǒng)特點的

4、是（）。a、指令長度固定，指令種類少b、尋址方式種類豐富，指令功能盡量增強c、選取使用頻率較高的一些簡單指令d、設(shè)置大量通用寄存器， 訪問存儲器指令簡單6. 以下所列提高微機系統(tǒng)性能的技術(shù)，說法不正確的是（）。a、采用流水線結(jié)構(gòu)后每條指令的執(zhí)行時間明顯縮短。b、增加 cache存儲器后 cpu與內(nèi)存交換數(shù)據(jù)的速度得到提高。 c、引入虛擬存儲技術(shù)后擴大了用戶可用內(nèi)存空間。d、提高主機時鐘頻率后加快了指令執(zhí)行速度。7. 微程序控制器中，機器指令與微指令的關(guān)系是（）。a、每一條機器指令由一條微指令來執(zhí)行b、每一條機器指令由一段微指令編寫的微程序來解釋執(zhí)行 c、每一條機器指令組成的程序可由一條微指令來

5、執(zhí)行d、一條微指令由若干條機器指令組成8. 微處理器中運算器的主要功能是進行（）。a、邏輯運算b、算術(shù)運算c、更新標(biāo)志位d、以上所有9. 在分頁管理的存儲系統(tǒng)中，（）通過地址映射表來完成虛擬地址到物理地址的轉(zhuǎn)換。a、alub、寄存器c、接口d、.mmu10. 下列因素中，與 cache 的命中率無關(guān)的是（）。a、主存存取時間b、塊的大小c、cache組織方式 d、cache容量密封線以內(nèi)答題無效11. 指令系統(tǒng)中采用不同尋址方式的目的主要是（）。a、實現(xiàn)存儲程序和程序控制b、縮短指令長度， 擴大尋址空間， 提高編程靈活性c、可以直接訪問外存d、提供擴展操作碼的可能并降低指令譯碼難度12. 程序

6、控制類指令的主要功能是（）。a、進行算術(shù)運算和邏輯運算b、進行主存和 cpu之間的數(shù)據(jù)傳送 c、進行 cpu和i/o 設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳送d、改變程序執(zhí)行的順序13. 若只使用一條指令使某寄存器中的高 4位不變，低 4位清0，則應(yīng)使用（）操作指令。a、與b、或c、非d位取反14. 以下arm 指令中，（）的源操作數(shù)采用了寄存器間接尋址方式。a、mov r0,#2b、ldr r0,r1 c 、bl sub1d、add r0,r1,r2,lsl #115. arm 處理器比較 無符號數(shù) 大小時是根據(jù) （） 標(biāo)志位來判斷的。a、c和nb、c和vc、c和zd、z和v16. 在單地址指令格式下，為了完成兩

7、個數(shù)的算術(shù)運算，除地址碼指明的一個操作數(shù)以外，另一個數(shù)常需 采用（）尋址方式。a、基址變址b、相對c、隱含d、寄存器17. 在軟件開發(fā)過程中“匯編”通常是指（a、將匯編語言轉(zhuǎn)換成機器語言的過程）。b、將機器語言轉(zhuǎn)換成匯編語言的過程c、將高級語言轉(zhuǎn)換成機器語言的過程d、將高級語言轉(zhuǎn)換成匯編語言的過程18. 在匯編過程中不會產(chǎn)生指令碼，只用來指示匯編程序如何匯編的指令是（）。 a、匯編指令b、偽指令c、機器指令d、宏指令19. 存儲器內(nèi)容 不會因電源的關(guān)閉而消失的存儲器類型是（）。a、dramb、sramc、sdramd、eerom20. 宏與子程序的相同之處為（）。a、目標(biāo)代碼都是唯一的b、都需

8、要先定義后調(diào)用c、執(zhí)行時需要保護現(xiàn)場 / 恢復(fù)現(xiàn)場 d、目標(biāo)代碼都不是唯一的21. 軟件和固件的功能在邏輯上（)。a、固件優(yōu)于軟件b、軟件優(yōu)于固件 c、等價d、視情況而定22. 若處理器采用（）方式對 i/o端口進行編址，則 不需要開發(fā)專門的 i/o指令集。a、統(tǒng)一編址法 b、獨立編址法c、ab選項都對d、ab選項都不對23. 在主機與外圍設(shè)備進行數(shù)據(jù)交換時，為解決兩者之間的同步與協(xié)調(diào)、數(shù)據(jù)格式轉(zhuǎn)換等問題，必須要引入()。密封線以內(nèi)答題無效a、數(shù)據(jù)緩沖器 b、i o總線c、i/o 接口d、串并移位器24. 除了i/o設(shè)備本身的性能外，影響嵌入式系統(tǒng) i/o數(shù)據(jù)傳輸速度的主要因素是（）。a、ca

9、che性能 b、cpu字長c、主存容量d、總線傳輸速率25. 微處理器系統(tǒng)中引入中斷技術(shù)可以（）。a、提高外設(shè)速度b、減輕內(nèi)存負擔(dān) c、提高 cpu效率 d 、增加信息交換精度26. arm 系統(tǒng)中，字符串在內(nèi)存中存放時，一般是以（）為存放單位。a、比特位b、字節(jié)c、字d、雙字27. arm 匯編程序中，代碼段的定義應(yīng)該使用（）偽指令。a、areab、dcbc、 macrod、gbla28. arm工作狀態(tài)下，每取出一條指令后程序計數(shù)器pc的值應(yīng)該 () 。 a、自動加 1b、自動加 4c、自動清 0d、自動置 129. 嵌入式系統(tǒng)由硬件部分和軟件部分構(gòu)成，以下（）不屬于嵌入式系統(tǒng)軟件。a、操

10、作系統(tǒng)內(nèi)核b、驅(qū)動程序c、fpga編程軟件d、嵌入式中間件30. 關(guān)于實時操作系統(tǒng)（ rtos ）的任務(wù)調(diào)度器，以下描述中正確的是（）。a、任務(wù)之間的公平性是最重要的調(diào)度目標(biāo)b、rtos調(diào)度算法只是一種靜態(tài)優(yōu)先級調(diào)度算法c、rtos調(diào)度器都采用了基于時間片輪轉(zhuǎn)的調(diào)度算法 d、大多數(shù) rtos調(diào)度算法都是可搶占式（可剝奪式）的二、填空題（共25 分，共 25 空，每空 1 分）1. 多字節(jié)數(shù)據(jù)存儲時可以采用大端格式或小端格式。arm處理器的默認格式是（），其存放規(guī)則是（）。2. 一種合理的指令六級流水線的各個階段可能包括（）、（）、（）、（）、（）、（）。3. cpu執(zhí)行程序時間 t可以用來測定

11、計算機的性能， t由（）、（）和（）三個因素決定。4. 計算機體系結(jié)構(gòu)是指（），計算機組成是指（）。在設(shè)計一個計算機系統(tǒng)時指令集結(jié)構(gòu)的確定屬于以上兩個方面中的（）范疇。5. 串行通信根據(jù)其數(shù)據(jù)傳送方向的不同可分為單工、 （）和（）等三種。6. cpu內(nèi)部的數(shù)據(jù)通路寬度也即字長，體現(xiàn)了cpu的（）能力。7. arm支持（）和（）兩種中斷異常。8. arm系統(tǒng)中，按照 atpcs的規(guī)定，子程序調(diào)用時可以利用（）等四個寄存器來傳遞參數(shù)，更多的參密封線以內(nèi)答題無效數(shù)可利用（）來傳遞。9. 引導(dǎo)程序 bootloader 是嵌入式系統(tǒng)加電后執(zhí)行的第一段代碼，其主要作用是（）。10. 嵌入式系統(tǒng)的測試可以

12、采用（）、（）和（）等方法。三、應(yīng)用分析題（共45 分）得 分1. 試說明現(xiàn)代計算機系統(tǒng)中存儲器系統(tǒng)是如何分層的？有什么好處？（8分）（ 5 分）微機中的存儲器子系統(tǒng)一般分為四級，即：寄存器組、高速緩存、內(nèi)存和外存。第一級寄存器組位于微處理器的內(nèi)部，速度最快，但數(shù)目較少；第二級高速緩存 cache是為了解決 cpu 與主存之間的速度不匹配問題而設(shè)置的，其性能是速度快、容量小。第三級內(nèi)部存儲器（即主存）容量大、速度較慢(相對于 cache)，通常用于存放運行的程序和數(shù)據(jù)。第四級外部存儲器容量巨大，可讀可寫，單位存儲成本最低，且可以脫機保存信息。（ 3 分）現(xiàn)代微機把這些不同容量、 不同速度的存儲

13、器按一定的體系結(jié)構(gòu)組織起來，形成一個統(tǒng)一的存儲系統(tǒng)，主要是為了解決存儲容量、存取速度和價格之 間的矛盾。得 分2. 試比較隨機邏輯結(jié)構(gòu)的處理器和微碼結(jié)構(gòu)的處理器優(yōu)缺點。（ 8分）（ 4 分） 1. 從設(shè)計開銷角度隨機邏輯 cpu 的硬件和指令集必須同步進行設(shè)計和優(yōu)化，因此比較復(fù)雜。微碼 cpu 的指令集設(shè)計并不直接影響現(xiàn)有硬件，修改指令集并不需要重新設(shè)計新的硬件。（ 4 分） 2. 從性能角度如果采用相同指令集，則隨機邏輯cpu 操作會更快。如果執(zhí)行相同的計算任務(wù)，微碼cpu 能夠通過使用更少 (但更復(fù)雜 )的指令達到更高性能。當(dāng)系統(tǒng)整體性能受限于存儲器的速度時，微碼cpu 對性能提高的優(yōu)勢更

14、為明顯。得 分3. 有如下 arm匯編程序段： （ 4分）40h5544h4448h334ch(r13 初始值 )50h22密封線以內(nèi)答題無效ldrr0，=0xffffffffldrr1，=0x1adds r0 ，r0，r1問： adds指令執(zhí)行完后 cpsr寄存器中的哪些位受到影響？怎樣影響？請標(biāo)在下圖中。n0z1c1v0iftm4 m3 m2 m1 m0得 分4. 有如下 arm匯編程序段：（ 9分）存儲單元地址存儲單元內(nèi)容movr1,#0x11movr2,#0x22movr3,#0x33movr4,#0x44movr5,#0x55stmfar13!,r2-r5得 分movr2,#0x77

15、ldmfar13!,r2-r5設(shè)堆棧指針 r13初始值為 #0x50，則：（1） stm 指令執(zhí)行完后堆棧指針 r13=（ 0x40）。請在圖中標(biāo)出 stm 指令執(zhí)行完后堆棧段的數(shù)據(jù)存放情況。（2） ldm 指令執(zhí)行完后堆棧指針 r13=（ 0x50），各寄存器的值分別為：（r1）=( 0x11 )，（ r2）=( 0x22 )，（ r3） =( 0x33 )，（ r4） =( 0x44 )，（ r5）=( 0x55 )5. 三星s3c2440微處理器采用的是什么 cpu內(nèi)核？當(dāng)由 nreset引腳送來復(fù)位信號時，內(nèi)核會進行哪些操作？（ 8分）（ 2 分）三星 s3c2440微處理器采用的是

16、arm920t內(nèi)核（ 6 分）當(dāng)從 nreset引腳送來的復(fù)位信號變?yōu)榈碗娖胶?，?nèi)核將丟棄當(dāng)前正在執(zhí)行的指令，并從增量字地址處連續(xù)取得新的指令，當(dāng)nreset引腳再次變?yōu)楦唠娖綍r，內(nèi)核將會執(zhí)行如下操作。 復(fù)制當(dāng)前的 pc和 cpsr的值，以覆蓋 r14_svc 和 spsr_svc寄存器； 強制 m4:0 寄存器值變?yōu)?10011( 進入超級用戶模式 ) ，并將 cpsr中的 i密封線以內(nèi)答題無效和 f 位置位，將 cpsr中的 t 位清零； 強制 pc從地址 0x00 處取得下一條指令； 恢復(fù)正常 arm工作狀態(tài)運行。得 分6. 某系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線寬度為 8，地址總線寬度為 20。其系統(tǒng)存儲器擴展電路如下圖所示。 （ 8分） 圖中74ls138的作用是什么？它在什么條件下才工作？ 圖中地址信號采用哪種譯碼方式？有什么缺點？ 圖中ram芯片的地址范圍分別是多少？ 利用arm匯編語言編寫程序段將 ram最低地址開始的 20個字節(jié)清零。（2 分） 74ls138用于對系統(tǒng)高位地址線譯碼以產(chǎn)生存儲芯片的片選信號；當(dāng)m/ io 信號為高電平、