計算機(jī)四級嵌入式參考資料

計算機(jī)四級嵌入式參考資料計算機(jī)四級嵌入式 這份文件為是本人考國家計算機(jī)等級考試四級嵌入式系統(tǒng)工程師時整理的考核重點。不系統(tǒng)，并且排序也很亂。只適合應(yīng)付考試，不適合作為學(xué)習(xí)的材料。參考了圣才電子書的有關(guān)內(nèi)容和潘明蓮老師的《微計算機(jī)原理與應(yīng)用》這本書。進(jìn)程標(biāo)志符：代表著此進(jìn)程的一個數(shù)字。進(jìn)程控制塊（PCB）的內(nèi)容一般可以分成調(diào)度信息和現(xiàn)場信息兩大部分，現(xiàn)場信息包括：程序狀態(tài)字、時鐘、界地址寄存器等；調(diào)度信息包括：進(jìn)程名、進(jìn)程號、存儲信息、優(yōu)先級、當(dāng)前狀態(tài)、資源清單、"家族"關(guān)系、消息隊列指針等。文件控制塊中包含：文件名文件號用戶名文件地址文件長度文件類型文件屬性共享計數(shù)文件創(chuàng)建信息文件物理增益文件標(biāo)識符：代表著該文件的一個數(shù)字（可理解為指針）。創(chuàng)建成功由系統(tǒng)返回。又被稱為文件句柄。線程描述表包括的內(nèi)容有線程執(zhí)行的寄存器（包括硬件設(shè)備寄存器和處理器寄存器）不安全狀態(tài)，以避免發(fā)生死鎖。這種方法所施加的限制條件較弱，可以獲得較好的系統(tǒng)性能典型方法：銀行家算法Pentium四種工作模式的切換VM=1虛擬8086模式 VM=0保護(hù)模式模式Pentium各工作寄存器的功能CR0：負(fù)責(zé)控制處理器工作模式CR1：未定義CR2與CR3：分頁和分段管理機(jī)制。其中CR2用于頁異常的報出錯信息，CR3用于保存頁目錄物理地址。CR4：主要用于功能的擴(kuò)展調(diào)試寄存器：存放斷點的地址和狀態(tài)段描述符包括存儲段描述符、系統(tǒng)段描述符、門描述符（控制描述符），系統(tǒng)段描述符指的就是LDT描述符和TSS描述符。斷描述符存放在各段寄存器中，占用8B的存儲空間，這部分空間在保護(hù)模式下是不可見的。頁表項中包含：讀寫位有效位訪問位修改位后三個是虛擬頁式存儲必須的位。多道程序設(shè)計：特征-多道宏觀并行微觀串行特點：獨(dú)立性隨機(jī)性共享性支持多道程序設(shè)計的存儲管理方式：可變分區(qū)技術(shù)（設(shè)計簡單）分頁技術(shù)（設(shè)計復(fù)雜）內(nèi)核態(tài):CPU可以訪問內(nèi)存所有數(shù)據(jù),包括外圍設(shè)備,例如硬盤,網(wǎng)卡.CPU也可以將自己從一個程序切換到另一個程序。典型操作有設(shè)置控制寄存器指令關(guān)中斷指令切換棧指針指令。用戶態(tài):只能受限的訪問內(nèi)存,且不允許訪問外圍設(shè)備.（關(guān)于可屏蔽中斷的操作都要受限）占用CPU的能力被剝奪,CPU資源可以被其他程序獲取。典型操作有算術(shù)運(yùn)算指令8086IO尋址最大64KB，中斷向量表可存儲256個中斷向量。存儲器尋址1MB，采取存儲器分段后，每段最多可以為64KB。Pentium采取分頁存儲CR4的PSE位為1頁面大小為4MB，否則為4KB中斷優(yōu)先級由高到低分別為除法錯INTnINTONMIINTR單步類型號0342由8259A決定1串行通信芯片8251的工作模式字8251狀態(tài)字可編程定時計數(shù)器8253控制字計數(shù)范圍：三個獨(dú)立的16位計數(shù)器。計數(shù)范圍為1-65536各方式的功能方式1：可重復(fù)觸發(fā)的單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器方式2：分頻器方式3：可編程方波發(fā)生器方式4：軟件觸發(fā)的選通信號發(fā)生器方式5：硬件觸發(fā)的選通信號發(fā)生器可編程并行IO接口8255控制字eq\o\ac(○,1)方式選擇控制字eq\o\ac(○,2)C口置復(fù)位控制字各方式的特點及C口每個引腳具體的作用方式0：基本輸入輸出方式，不用聯(lián)絡(luò)信號。適用于同步IO方式及查詢方式。沒有固 定應(yīng)答信號。方式1：選通的輸入輸出方式。輸入時 STB：選通有效——C4(A)，C2（B）。 IBF：輸入緩沖滿——C5（A），C1（B） INTR：中斷請求信號——C3（A）,C0(B)輸出時 OBF:輸出緩沖器滿?！狢7（A）,C1(B) ACK:響應(yīng)輸入?！狢6（A），C2（B） INTR：中斷請求——C3（A）,C0(B)方式2：雙向傳輸方式。A即可向CPU發(fā)送數(shù)據(jù)，又能從CPU接收數(shù)據(jù)?？蓪崿F(xiàn)查詢方式和 中斷方式的IO同步控制?？刂埔_就是方式1輸出與輸入情況的組合。 INTR中斷請求信號——C3（A） STB：選通有效——C4(A) IBF：輸入緩沖滿——C5（A） ACK:響應(yīng)輸入——C6（A） OBF:輸出緩沖器滿——C7（A）可編程中斷控制器8259AICW1ICW28259內(nèi)部的寄存器IRR：中斷請求寄存器（InterruptRequestRegister）；ISR：當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器（InServiceRegister）；PR：優(yōu)先級裁決器（PriorityResolver）IMR：中斷屏蔽寄存器（interruptMaskRegister）Unix系統(tǒng)的文件權(quán)限管理策略在Unix系統(tǒng)中，權(quán)限管理的對象有三類：文件屬主屬組用戶其他用戶管理的權(quán)限有三種讀寫執(zhí)行用三位二進(jìn)制數(shù)abc表示為x=1（x為abc中的一個）時，表示此對象有此權(quán)限。將這些權(quán)限用8進(jìn)制表示出來，并按上述管理對象的順序排列出來，得到的數(shù)字排列代表了此文件的權(quán)限軟件中斷和硬件中斷的區(qū)別硬件中斷時通過中斷請求線輸入信號來請求處理機(jī)；軟件中斷是處理機(jī)內(nèi)部識別并進(jìn)行處理的中斷過程。硬件中斷一般是由中斷控制器提供中斷碼類型，處理機(jī)自動轉(zhuǎn)向中斷處理程序；軟件中斷完全由處理機(jī)內(nèi)部形成中斷處理程序的入口地址并轉(zhuǎn)向中斷處理程序的入口地址，并轉(zhuǎn)向中斷處理程序，不需要外部提供信息。進(jìn)入?yún)^(qū)臨界區(qū)剩余區(qū)退出區(qū)在進(jìn)入?yún)^(qū)進(jìn)行P操作，在退出區(qū)進(jìn)行V操作。通信機(jī)制：消息機(jī)制共享內(nèi)存套接字管道共享內(nèi)存：利用一個公共內(nèi)存區(qū)通信，一組進(jìn)程寫，一組進(jìn)程讀。系統(tǒng)負(fù)責(zé)提供內(nèi)存，程序員負(fù)責(zé)實現(xiàn)互斥。緩沖區(qū)不唯一時可同步可異步消息機(jī)制：eq\o\ac(○,1)消息緩沖通信：利用內(nèi)存中開辟的消息緩沖區(qū)通信?？赏娇僧惒絜q\o\ac(○,2)信箱：創(chuàng)建一個連接兩進(jìn)程的信箱，發(fā)送方把信件投入信箱，接收方可以在任何時刻取出信件?？赏娇僧惒焦艿劳ㄐ牛哼B接兩進(jìn)程之間的一個打開的共享文件，專用于進(jìn)程間數(shù)據(jù)通信。每次寫入信息的長度是可變的，讀出的單位長度也是可變的。一個進(jìn)程寫，另一個進(jìn)程同步讀取。套接字：一組進(jìn)程間交換數(shù)據(jù)的協(xié)議，可以是異步或同步最佳適配：在大小滿足的前提下，分配給其最小的內(nèi)存塊最壞適配：在大小滿足的前提下，分配給其最大的內(nèi)存塊首次適配：分配給其第一個大小滿足的內(nèi)存塊下次適配：從分配上個內(nèi)存塊的地址處向下尋找能滿足這個申請的內(nèi)存塊。進(jìn)程的狀態(tài)轉(zhuǎn)換（進(jìn)程的七狀態(tài)模型）流水線性能指標(biāo)eq\o\ac(○,1)吞吐率：指單位時間內(nèi)流水線上所能完成的指令或輸出結(jié)果的數(shù)量。又可分為最大吞吐率和實際吞吐率。最大吞吐率指流水線到達(dá)穩(wěn)定狀態(tài)時的吞吐率，實際吞吐率是指流水線完成N條指令的實際吞吐率。eq\o\ac(○,2)加速比：采用流水方式后的工作速度與等效的順序串行方式的工作速度之比。eq\o\ac(○,3)效率：值流水線中的各功能段的利用率。存儲器性能指標(biāo)：存儲容量存取速度每位價格硬磁盤存儲器的性能指標(biāo):存儲密度存儲容量硬盤轉(zhuǎn)速平均存取時間數(shù)據(jù)傳輸率總線性能指標(biāo)：總線寬度總線帶寬時鐘同步/異步總線復(fù)用信號線數(shù)總線控制方式其他指標(biāo)DAC常用參數(shù)：絕對精度相對精度分辨率建立時間線性度ADC常用參數(shù)：轉(zhuǎn)換精度分辨率轉(zhuǎn)換時間量程。AD轉(zhuǎn)換的主要方法：逐次逼近法積分法D/A轉(zhuǎn)換器需要轉(zhuǎn)換啟動信號，其轉(zhuǎn)換時間總是比A/D快用作高速緩存（Cache）的存儲器：SRAM特點（快）用作內(nèi)存的存儲器：DRAM特點（比較快，比較大）用作外存的存儲器：光盤磁帶硬盤等特點（大）SRAM和DRAM都是易失性存儲器均為半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，斷電后都會使信息丟失。但是DRAM除此之外還要定時刷新（其由電容組成，易漏電），不然也會丟失信息。SRAM就不需如此DRAM的刷新方式：集中式分布式異步式頁目錄由頁目錄項組成包含下一頁表的基址和有關(guān)頁表的信息 頁表由頁表項組成包含頁面的基址和有關(guān)頁面的信息。中斷時指由CPU以外的事件引起的中斷。典型事件：時鐘中斷IO中斷異常是指來自CPU的內(nèi)部事件或程序執(zhí)行中的事件引起的過程。典型事件：缺頁中斷溢出除法錯線程的實現(xiàn)機(jī)制有三種途徑：用戶線程內(nèi)核線程混合線程設(shè)備管理的任務(wù)：eq\o\ac(○,1)通過緩沖技術(shù)中斷技術(shù)虛擬技術(shù)（如SPOOLing）解決設(shè)備與cpu性能反差大的問題。eq\o\ac(○,2)為操作系統(tǒng)提供統(tǒng)一接口，屏蔽硬件上的不同實現(xiàn)設(shè)備的獨(dú)立性，通過接口技術(shù)為用戶提供一致的系統(tǒng)調(diào)用。eq\o\ac(○,3)保證安全的使用設(shè)備，包括設(shè)備傳送或管理的數(shù)據(jù)的安全和保密，避免設(shè)備沖突，設(shè)備不能被破壞。設(shè)備數(shù)據(jù)傳送控制方式：程序直接控制方式中斷控制方式DMA方式通道控制方式通道控制方式分為：選擇通道數(shù)組多路通道字節(jié)多路通道資源的概念eq\o\ac(○,1)永久性資源（可重用資源）：指那些可供進(jìn)程重復(fù)使用長期存在的資源。如內(nèi)存外設(shè)CPU等硬件和數(shù)據(jù)文件表格程序代碼等軟件資源eq\o\ac(○,2)臨時性資源（消耗性資源）指由某個進(jìn)程所產(chǎn)生，只為另一個進(jìn)程使用一次或經(jīng)過短暫時間后便不再使用的資源。如I/O中斷時鐘中斷同步信號消息等它們都有可能引發(fā)死鎖移位指令SAL（算數(shù)左移）SAR（算術(shù)右移）：用于對有符號數(shù)的移位，左移時低位補(bǔ)零，右移時符號在移位的同時又被保持。SHL（邏輯右移）SHR（邏輯左移）：用于無符號數(shù)的移位，左移時最低位補(bǔ)零，右移時最高位補(bǔ)零?？梢?SHL與SAL的功能是一樣的。奇校驗：校驗位在數(shù)據(jù)位后面，當(dāng)實際數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)為偶數(shù)的時候，校驗位就是“1”，這個校驗位就是“0”偶校驗：實際數(shù)據(jù)中“1”的個數(shù)為偶數(shù)的時候，校驗位就是“0”，否則校驗位就是“1”總的來說，在實際數(shù)據(jù)確定的情況下，奇校驗應(yīng)保證整體為奇數(shù)，偶校驗保證總體為偶數(shù)。8086CPU堆棧：入棧時先減二再入棧，出棧時先出棧再加二。先入高位后入低位，高位高地址，低位低地址。實行先入后出。中斷向量中斷號中斷類型號：系統(tǒng)為每個中斷源分配的一個代表起中斷發(fā)生的常數(shù)中斷向量：中斷程序的入口地址 中斷號N乘四得到中斷指針的地址4N，4N之后的連續(xù)四個存儲空間中存放的便是中斷向量。將4N,4N+1作為偏移地址存放到IP，4N+2，4N+3作為段基址存入CS。至此得到中斷程序的地址Pentium保護(hù)模式相關(guān)內(nèi)容系統(tǒng)復(fù)位后處于實地址模式，置位CR0的PE進(jìn)入保護(hù)模式，清除CR0的PE位返回實地址模式。系統(tǒng)處于虛擬8086模式，清除狀態(tài)標(biāo)志寄存器的VM位返回保護(hù)模式。特點：支持多任務(wù)操作，具有存儲保護(hù)功能。虛擬空間64TB保護(hù)模式下的分段管理，對段中內(nèi)容的訪問時通過虛擬地址進(jìn)行的。虛擬地址由16位段選擇符和32位偏移量組成。線性地址=段線性基地址+偏移量。分段不分頁的情況下，物理地址=線性地址批處理操作系統(tǒng)的特點優(yōu)點：批量處理用戶作業(yè)自動化程度高系統(tǒng)資源利用率高作業(yè)吞吐率高缺點用戶不能直接與計算機(jī)交互周轉(zhuǎn)時間長并發(fā)程序的特點eq\o\ac(○,1)并發(fā)程序之間會產(chǎn)生相互制約關(guān)系eq\o\ac(○,2)并發(fā)程序與計算不再一一對應(yīng)eq\o\ac(○,3)并發(fā)程序的執(zhí)行結(jié)果不可再現(xiàn)地址映射方式eq\o\ac(○,1)全相聯(lián)映象方式主存中任何一個塊均可以映射裝入Cache中任何一個塊的位置上eq\o\ac(○,2)直接相連映像方式：主存中的每一個快只能被裝入到Cache中唯一的一個指定位置eq\o\ac(○,3)組相連映像方式：上兩種方式的一種折中方式一些計算機(jī)周期的概念指令周期取出并執(zhí)行一條指令的時間（包括取指和執(zhí)行兩個子階段）。機(jī)器周期（CPU周期）（總線周期）是CPU訪問一次主存或IO的時間時鐘周期控制計算機(jī)操作的最小時間單位，一個CPU周期包括若干時鐘周期。存取周期指存儲器連續(xù)兩次操作之間的最小時間間隔程序間參數(shù)傳遞方式：eq\o\ac(○,1)指令自帶參數(shù)但數(shù)量有限eq\o\ac(○,2)通過有關(guān)寄存器或者堆棧區(qū)。因寄存器長度較短，gu較多的系統(tǒng)都在內(nèi)存中開辟專用堆棧區(qū)傳遞參數(shù)頁面置換算法eq\o\ac(○,1)先入先出FIFOeq\o\ac(○,2)最近最不常用算法LFU（LeastFrequentlyUsed）：固定時間內(nèi)用到的次數(shù)最少的出eq\o\ac(○,3)最近最少使用頁面置換算法LRU（LeastRecentlyUsed）：最長時間未被使用的頁面出eq\o\ac(○,4)最近未使用頁面置換算法NRU（NotRecentlyUsed）：隨機(jī)將編號最小的非空類中挑選一個頁面淘汰eq\o\ac(○,4)第二次機(jī)會頁面置換算法：尋找一個最近的時鐘間隔以來未被訪問過的頁面，如果所有頁面都被訪問過了，該算法退化為FIFO算法。按鍵去抖的方法eq\o\ac(○,1)利