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Definition
| 嵌入式系统有五大应用领域：国防电子、汽车电子、医疗电子、机床电子、消费电子。比如在无线传感网络、火炮控制、精确制导、电子侦察以及电视机、冰箱、微波炉等领域和产品中都大量的使用嵌入式系统。（嵌入式系统的主要应用领域包括工业、军事、通信、运输、金融、医疗、气象、农业等。） |
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1）基于虚拟化技术快速部署资源或获得服务；
2）实现动态的、可伸缩的扩展；
3）按需求提供资源、按使用量付费；
4）通过互联网提供、面向海量信息处理；
5）用户可以方便地参与；
6）形态灵活，聚散自如；
7）减少用户终端的处理负担；
8）降低了用户对于IT专业知识的依赖。 |
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嵌入式系统具有跨学科性，它融合了微电子、通信、软件工程等多种技术；
它的非功能性需求要求更高，比如强实时性、稳定性、并发性、移动性等要求
它的资源受约束，比如有限的CPU、内存、显示窗口等；
它面向应用，无论是软硬件的设计，还是系统的规模、开发过程都与应用领域密切相关。 |
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Term
| 结合都江堰水利工程或心脏起搏器，简述嵌入式系统特征？ |
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嵌入式系统的这五层结构从底层到顶层为：硬件层、引导层、内核层、UI层、应用层。硬件层是系统的基础，是整体的物理支撑，一切功能与软件都建立在该硬件层基础之上。引导层类似于BIOS，是硬件与操作系统之间的过度。内核层即相当于操作系统层。UI层是使用者界面层，是使用者与操作系统之间的接口。应用层是面向用户的，普通消费者即可在这层进行工作。
控制数学模型：包括指令机构、控制器、外部对象、执行装置和传感检测等部分。指令机构发出的指令信号与检测装置检测的被控量之差，经过控制器的处理、校正来满足一定的控制品质。由驱动执行机构，使被控对象的被控量跟随指令信号变化。 |
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Term
| 结合 VxWork 的成长路线图，如何理解嵌入式系统发展历史简介？ |
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Definition
| 最早期的嵌入式系统没有操作系统，仅仅是将算法嵌入，通过A/D和D/A转换与外界通信；操作系统引入嵌入式开发后，系统拥有较大的灵活性，但此时嵌入式操作系统仅是内核，功能较少，移植性较差；后来嵌入式操作系统逐渐发展，可对一些关键设备进行实时监控；随着技术的提高，对设备的智能化有了更高的要求，实时性仅是对嵌入式系统最基本的要求，网络化才标志着设备智能度的提高；另外，为了降低成本，占有市场，各个操作系统厂商都努力提供一种通用的系统。 |
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| 嵌入式系统物理结构和逻辑架构有什么区别？系统功能与性能的区别？ |
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Definition
嵌入式系统的物理结构指的是看得到摸得着的物理上的一种结构，是各种元器件、连线、接口、程序、数据等实体性的元素按其联系的组合。物理结构是物质的，是整个系统的基础，是逻辑抽象的依据。
而逻辑架构则是非实体性的，更类似于意识层面上的结构，是人们抽象出来的，用于描述和抽象物理结构和实体运行过程的一种描述。逻辑结构一般用图形的描述方式体现系统运行的逻辑关系或者是系统组成间的逻辑关系的模型。
系统功能是指系统具有的完成任务的能力，是一种行为状态，是反映系统与外部环境的关系，表达出系统的性质和行为。
性能则是对系统的一种或一类功能的量化指标，是表明系统功能好坏强弱的参数。 |
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Term
| 微处理器指令系统的基本要求是什么？ARM 系列嵌入式处理器的特点是什么 |
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Definition
1. 完备性。完备性是指用汇编语言编写各种程序时，指令系统直接提供的指令足够使用。
2. 有效性。有效性是指利用该指令系统所编写的程序能够高效率地运行。
3. 规整性。规整性包括指令系统的对称性、指令格式和数据格式的一致性。
4. 兼容性。兼容性要求要能做到“向上兼容”，即在低档机上运行的软件可以在同系列高档机上运行。
（RISC的特点：指令条数和寻址方式少；单一机器周期操作；存取操作限制；简单固定的指令结构；指令流水线；高速度、高可靠性、低成本。ARM微处理器除具有RISC的特点外还具有：
1.在每条数据处理指令当中，都控制算术逻辑单元（ALU）和移位器，以使ALU和移位器获得最大的利用率；
2.自动递增递减的寻址模式，以优化程序中的循环；
3.同时Load和Store多条指令，以增加数据吞吐量；
4.所有指令都条件执行，以增大执行吞吐量。）
1、体积小、低功耗、低成本、高性能；
2、支持Thumb（16位）/ARM（32位）双指令集，能很好的兼容8位/16位器件；
3、大量使用寄存器，指令执行速度更快；
4、大多数数据操作都在寄存器中完成；
5、寻址方式灵活简单，执行效率高；
6、指令长度固定；流水线处理方式。 |
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Term
| 简述 ARM 的七种运行模式和 ARM 和 Thumb 状态？ |
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Definition
1.用户模式（usr）：ARM处理器正常的程序执行状态；
2.快速中断模式（fiq）：用于高速数据传输或通道管理；
3.外部中断模式（irq）：用于通用的中断处理；
4.管理模式（svc）：操作系统使用的保护模式；
5.数据访问终止模式（abt）：当数据或指令预取终止时进入该模式，用于虚拟存储及存储保护；
6.系统模式（sys）：运行具有特权的操作系统任务；
7.未定义指令中止模式（und）：当未定义指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。
可以通过软件来进行模式切换，或者发生各类中断、异常时CPU自动进入相应的模式。 除用户模式外，其余6种工作模式都属于特权模式。 特权模式中除了系统模式以外的其余5种模式称为异常模式。 大多数程序运行于用户模式。 进入特权模式是为了处理中断、异常、或者访问被保护的系统资源。
ARM体系结构在V4T及其以上版本定义了称为Thumb指令集的16位指令集。Thumb指令集的功能是32位ARM指令集的功能子集。Thumb指令集在性能和代码大小之间提供了出色的折中。
正在执行Thumb指令集的处理器是工作在Thumb状态下的。同样，正在执行ARM指令集的处理器是工作在ARM状态下。ARM状态下的处理器不能执行Thumb指令，在Thumb状态下的处理器也不能执行ARM指令。必须确保处理器不接受对当前状态来说为错误指令集的指令。每个指令集都包括切换处理器状态的指令。ARM处理器总是在ARM状态下开始执行代码。
THUMB指令是ARM指令的子集，可以相互调用，只要遵循一定的调用规则。Thumb指令与ARM指令的时间效率和空间效率关系为:
存储空间约为ARM代码的60％～70％
完成同样的操作，指令数比ARM代码多约30％～40％
存储器为32位时ARM代码比Thumb代码快约40％
存储器为16位时Thumb比ARM代码快约40～50％
使用Thumb代码，存储器的功耗会降低约30％ |
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Term
| 简述 ARM V1-V7 版本特征？ARM 处理器结构的六大特征？ |
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ARM版本Ⅰ： V1版架构
该版架构只在原型机ARM1出现过，只有26位的寻址空间，没有用于商业产品。 ARM版本Ⅱ： V2版架构
该版架构对V1版进行了扩展，例如ARM2和ARM3（V2a）架构。包含了对32位乘法指令和协处理器指令的支持。 版本2a是版本2的变种，ARM3芯片采用了版本2a，是第一片采用片上Cache的ARM处理器。同样为26位寻址空间，现在已经废弃不再使用。 ARM版本Ⅲ ： V3版架构
V3版架构（ 目前已废弃 ）对ARM体系结构作了较大的改动，比如：寻址空间增至32位（4GB）；增加了程序状态保存寄存器SPSR；增加了从异常处理返回的指令功能等。 ARM版本Ⅳ ： V4版架构
V4版架构在V3版上 嵌入式系统原理重点_word文档在线阅读与下载_免费文档http://www.mianfeiwendang.com/doc/1a7cd2c147efe382b0e15538/6 作了进一步扩充，。V4不再强制要求与26位地址空间兼容，而且还明确了哪些指令会引起未定义指令异常。
ARM版本Ⅴ ： V5版架构
V5版架构是在V4版基础上增加了一些新的指令。这些新增命令有：计数前导零CLZ指令，BRK中断指令，带有链接和交换的转移BLX指令等。
ARM版本Ⅵ ： V6版架构
V6版在降低耗电量地同时，还强化了图形处理性能。通过追加有效进行多媒体处理的SIMD(Single Instruction, Multiple Data，单指令多数据 )功能，将语音及图像的处理功能提高到了原型机的4倍。
ARM版本Ⅵ ： V7版架构
V7采用了THUMB-2技术和NEON技术，支持改良了浮点运算，支持动态编译器 |
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–优点：指令越多功能越强，强调代码效率，容易和高级语言接轨。可以对存储器直接操作，实现从存储器到存储器的数据转移，可加入DSP指令。
–缺点：指令太多不易记忆；CPU内部结构复杂造成频率不高；指令执行速度慢。 RISC：
–优点：指令少容易记忆，尽量将操作码和操作数用1个16位数或32位数表示，指令整齐。CPU时钟频率可以做得很高，指令执行速度快。
–缺点：同样功能的程序，产生的代码量比较大；不能对存储器直接访问，不能实现存储器到存储器的数据转移。 |
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| 简述 little &big 多字节数据存储方式区别，并以 12H，34H，ABH，CDH 为例分别 示意存放顺序？ |
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0x1234abcd
BIGENDIAN: 高地址放在低位 12h 34h abh cdh
LITTLEENDIAN: 低地址在低位cd ab 34 12 |
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| 如何理解公式 P∝CV2F，进而说明嵌入式系统如何进行能耗优化控制的主要方法？ |
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P∝CV2F使用的前提是在数字集成电路中，CMOS电路静态功耗非常低，与动态功耗相比可忽略不计，故可以写成该形式。
公式中，P为CMOS芯片的动态功耗，C为CMOS芯片的负载电容，V为CMOS芯片的工作电压，F为CMOS芯片的工作频率。通过上式可发现，降低CMOS电路的工作电压比降低时钟频率更能降低活动功耗。因为功耗与电压时指数幂的关系，而与时钟频率只是线性关
因此，选定满足电子系统中所有电驴模块的最低要求电压，对降低能耗至关重要。 |
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| 手动复位是在有需要时直接给CPU一个信号，使其直接从头开始执行程序，而看门狗是在每次开机或关机时由电容放电使CPU复位，使程序下次运行处于最佳状态，它实质上是一个由MCU进行复位的定时器，提高了系统的抗干扰能力。一般情况下，嵌入式系统同时应用这两种技术。 |
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BIOS在嵌入式系统中具有极其重要的作用，主要表现在一下三方面：
1. 自检及初始化。这部分工作是负责启动计算机，主要完成三件事：对硬件进行检测；创建中断向量、设置寄存器、对一些外部设备进行初始化和检测、设置BIOS的参数；引导操作系统。
2. 程序服务处理，这些工作主要是为应用程序和操作系统服务的。服务内容主要与I/O设备有关，例如读磁盘，文件输出到打印机等。
3. 中断处理，在开机时，BIOS会传送所有硬件设备的中断向量号给CPU。当用户发出使用某个设备的指令后，CPU就会根据中断向量号使用相应的硬件来完成工作。 |
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| ． PC BIOS 和 ISA 总线在 PC 产业的发展过程中起到了哪些作用？ |
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PC结构中的BIOS的出现产生了具有重大意义的变革，它促使了硬件与软件就得以分离，使得PC软件得以独立发展，而且由于有了BIOS，增加了I/O扩展槽，才有了外部总线，促使I/O设备得以应用。
ISA总线使寻址范围、数据总线宽度、中断处理能力有了很大的提高，具备了良好的兼容性，为以后更先进总线的诞生打好了基础。 |
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| 简述 U-boot 两步启动过程？ Stage&Stage2 |
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主要分为两个阶段：首先是 Boot Loader 引导过程，接下来是 Linux 内核的引导过程。
在第一阶段主要是完成处理器的内部结构初始化，外设的初始化和将控制权交给内核。在第
二阶段，首先调用了一系列初始化函数，以完成 kernel 本身的设置，接下来要锁定内核，然
后完成外设及其驱动程序的加载和初始化，最后系统会运行一个命令解释器 bash，提供一
个命令行方式的 UI，最终完成 Linux 的启动过程。 |
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微内核结构：
优点：结构规范，易于裁剪、编程和调试；扩展和移植性强；降低内存固定使用量；实时性强。
缺点：整体效率低；资源管理复杂。
层次内核体系结构：
优点：各模块之间的组织结构和依赖关系清晰明确，适合进行系统功能的划分；分层思想有利于组织操作系统的开发、调试和诊断，也使得系统的修改和扩展相对容易。
缺点：对某一层功能的修改往往影响到相关层次，使得指定和裁剪系统功能相对困难；底层代码和硬件直接相关，功能越强，关系越紧；与微内核结构相比比较庞大，移植较复杂。 |
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按照系统错过时限的严重性，可将系统分为硬实时系统和软实时系统。
硬实时系统指必须能及时对外部事件作出反应，绝对不能允许任务错过时限。硬实时系统一旦错过时限就意味着巨大的损失和灾难。
软实时系统是指在系统负荷较重时，任务错过时限会引起系统性能下降，但是不会造成严重的后果。 |
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Term
| 改造非实时操作系统为实时操作系统，将从哪几个方面下手？ |
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Definition
1. 增加实时控制模块，进行任务转换和执行用户定义的程序。
2. 多任务管理：允许对用于多种外部事件的多线程执行。
3. 进程调度和抢占调度：使用适用于实时应用的按优先级抢占CPU的调度方法，允许就绪的低优先级任务抢占高优先级的任务执行。 |
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实时性能指标包括任务切换时间、中断延迟时间和系统响应时间。
任务切换时间：该指标主要受微处理器控制，在进行任务切换时，保存和恢复CPU所花费的时间与CPU的寄存器个数有关。
中断延迟时间：由最大中断屏蔽时间，得到只想ISR（中断服务例程）向量的时间、存储所有寄存器的时间和执行中断处理的时间。
系统响应时间：该时间是系统在发出处理要求到系统给出应答信号的时间，从整体上评价操作系统。
实时性测量方法：Rhealston方法、进程调度间隙时间法、三维表示法、Real/Stong Benchmark方法。
Rhealstone方法（六元素测量法）：对EOS的六个关键操作的时间量进行评测，即任务切换时间，抢占时间，中断延迟时间，信号量混洗时间，死锁解除时间、数据包吞吐率。 进程调度间隙时间法：从中断产生到由中断激活的实时任务开始执行之间的时间间隔。
三维表示法：测试EOS的计算能力、中断处理能力、I/O吞吐率。然后可用一个三维图形来表达三个特性之间的依赖关系。
Real/Stong Benchmark方法：为一个纯软件的基准程序，属于合成工作负载，包含了系统响应能力、系统抢占能力和系统I/O吞吐能力三个测试。 |
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| 简述 linux 内核与 Android 之间的关系？ |
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Definition
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简述 linux 内核与 Android 之间的关系？ |
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Android为基于Linux衍生的操作系统
它在底层大部分与Linux相同, 包括
（1）强大的内存管理和进程管理方案
（2）基于权限的安全模式
（3）支持共享库
（4）经过认证的驱动模型
但是Android与Linux的不同之处体现在
Android具有不同的libc库, 具有自己的一套驱动程序, 针对移动平台优化了的电源以及内存管理/文件系统.
另外Android最具有特点是它包含了一个java虚拟机Dalvik(在新的版本里面已经变成了Android Runtime, ART), 这并不属于linux |
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| 如何理解 Java 语言的安全性与兼容性，JVM 起到了什么作用？ |
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ava语言的安全性可以从两个方面得到保证。
一方面在Java语言里，象指针和释放内存等C++功能被删除，避免了非法内存操作。 另一方面当Java用来创建浏览器时，语言功能和一些浏览器本身提供的功能结合起来，使它更安全。
Java语言在机器上面执行前，要经过很多次的测试。它经过代码校验、检查代码段的格式、检测指针操作、对象操作是否过分以及试图改变一个对象的类型。
虚拟机是由一套完整的规范定义的。JVM保证了Java代码在任何系统上到能运行。凡是符合Java虚拟机规范的实现都是百分之百兼容的。JVM规范对其实现做出了具体规定。JVM规范定义了虚拟机体系结构、支持的数据类型和类结构文件。 |
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| 怎样理解基于 iOS 编程的 HIG 用户界面准则？ |
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| 可测性设计是为了降低电路测试费用和提高故障覆盖率，在电路设计阶段对原电路进行修改，但不影响其性能的设计方法。嵌入式系统设计中需要采用结构化设计方法，将系统划分为几个模块，而每个模块都需要进行测试以满足要求，引入可测性设计可以保证系统的可靠性和稳定性。为保证测试的有效性，驱动的开发需要有一定的相互独立性。系统开发达到一定程度时，可进行整机测试。而且软硬件测试的有机结合使得嵌入式系统的设计更加方便、可靠。 |
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| Sun公司的Java体系是面向程序的，它的初衷是实现程序的跨平台。Java体系包括J2EE、J2SE、J2ME作为平台标准，他们具有宽范畴性、良好扩展性以及前瞻性。Java体系的基石是Java虚拟机，通过在虚拟机上运行程序来屏蔽平台底层的差异，从而达到跨平台的目的。但是Java虚拟机存在不完善之处，虚拟机自身实现方式不规范，工作运行远没有达到最佳。 微软公司的.NET战略是一种类似Java的体系，他是面向内容的。.NET战略实现了Microsoft.NET平台上程序和数据的兼容。在.NET平台上开发程序的一个重要好处在于可以实现真正的“代码重用”，因为在设计.NET平台时，一个重要思想就是运行时和具体的语言分开。 |
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| 为什么系统设计中，可测性设计对于复杂系统非常重要？ |
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Definition
| 可测性设计是为了降低电路测试费用和提高故障覆盖率，在电路设计阶段对原电路进行修改，但不影响其性能的设计方法。复杂系统中软件的开发往往是与相应的硬件设备同步进行的，硬件的可靠性与软件的运行息息相关，引入可测性设计可以保证系统的可靠性和稳定性；复杂系统设计常将系统划分为几个模块，而每个模块都需要进行测试，引入可测性设计对每个模块进行测试从而简化了复杂系统的设计。 |
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| 软件测试基本机理式什么？复杂的软件系统能够保证绝对没有 Bug 吗？嵌入式软 件的基本质量是什么？ |
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Definition
1) 机理：软件测试是使用人工或自动的手段测试某个软件系统的过程。目的在于检验它是否满足规定的要求或弄清预期结果与实际内容之间的差别。
（软件测试的方法包括白盒测试和黑盒测试。白盒测试：按照程序内部的结构测试程序，通过测试来检测产品内部动作是否按照设计规格说明书的规定正常运行，检测程序中的每条通路是否都按照预定要求工作。黑盒测试：也称功能测试，是通过测试来检测每个功能是否都能正常使用，完全不考虑程序内部结构和内部特性。）
2) 不能保证。测试程序是不能发现所有Bug的，只能将软件系统中可能存在的Bug找出来，但是并不是所有的Bug都能被发现。但没有致命的BUG存在，模拟的不完整。 3) 嵌入式软件的基本质量：可靠性、剪裁性、兼容性、安全性（另种答案：安全性足够高，系统长时间可靠、实时性）。
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嵌入式软件测试一般都在微机上进行过仿真，与实际设计、运行环境不同，模拟的不够完整，许多指标在模拟仿真环境下测试不出来，所以嵌入式系统的软件测试一定要有目标板级的测试。
嵌入式系统原理重点_word文档在线阅读与下载_免费文档http://www.mianfeiwendang.com/doc/1a7cd2c147efe382b0e15538/10 |
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| Git 是一款免费、开源的分布式版本控制系统，用于敏捷高效地处理任何或小或大的项目。 Git 是一个开源的分布式版本控制系统，可以有效、高速的处理从很小到非常大的项目版本 管理。 Git 是 Linus Torvalds 为了帮助管理 Linux 内核开发而开发的一个开放源码的版本 控制软件。 |
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| 简述嵌入式系统的基本设计流程？描述评价嵌入式操作系统的 10 大方面？ |
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系统需求分析-----体系结构设计-----硬件、软件设计-----软硬件集成-----系统集成
十个方面分别是时域、资源占用、能耗、干扰、智能、控制、融合、封装、功能性、可靠性。
时域：系统完成规定任务所需要的时间必须满足的条件。
资源占用：系统在正常运行的各个阶段，所需的硬件资源的种类，数量及多少。
能耗：系统在运行的各种状态下所消耗的电能的速率。
干扰：嵌入式产品在加入了嵌入式系统后，对原有产品性能及其他指标的影响程度。
智能：统能够完成的操作种类多少、解决问题的复杂程度以及自我完善、更新、发展的能力。
控制：系统的控制过程的快速、准确和精细程度以及操作此控制作用的便捷性。
融合：指嵌入式系统和嵌入式产品其他部分相匹配、结合的能力。
封装：简单说，封装就是打包，把一系列相关的东西打包在一起，把细节隐藏，只把简单的、稳定的接口提供给用户。
功能性
可靠性：在预定的操作和环境条件下，在一定的时期或是某一时刻，系统专一并正确的执行任务的可依赖程度。 |
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Term
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可用性：随时可以向使用者提供正确服务。
可信性：可以持续的提供正确服务。
安全性：不会对使用者和环境造成灾难性的损害。
完整性：不会出现意外的系统部分替换。
可维护性：可以进行修改和维修。 |
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Term
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Definition
如何正确合理的处理缺陷，是提高嵌入式系统可靠性的关键。
处理缺陷的方法：
1.缺陷避免：避免缺陷出现或被引入系统。
2.缺陷包容：在缺陷出现时，避免出现系统服务失效。包括错误发现和恢复。
3.缺陷取出：减少缺陷的数量，降低失效的严重性。
4.缺陷预测：预测缺陷的数量，分布，可能产生的结果等。 |
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Term
| 几种提高嵌入式系统可靠性的手段各有什么特点，如何选取合适的手段用于系统设计？ |
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Definition
1.缺陷避免：避免缺陷出现或被引入系统。
2.缺陷包容：在缺陷出现时，避免出现系统服务失效。包括错误发现和恢复。
3.缺陷取出：减少缺陷的数量，降低失效的严重性。
4.缺陷预测：预测缺陷的数量，分布，可能产生的结果等。 |
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Definition
评测过程：定性和定量的衡量系统在存在缺陷的环境下的运行情况。
工作负载：在性能评测系统当中，有多种模拟不同应用领域的评测代码，用语代表性的体现系统在实际应用中的运行环境和工作状态。
缺陷负载：评测过程中的缺陷和异常条件集合。用于模拟系统在实际运行中遇到的缺陷，错误等。
工作负载和缺陷负载的选择：
工作负载：对于各种典型的应用，存在成熟的性能评测指标，这些评测指标能够在一定程度上模拟真实的应用程序负载。
缺陷负载：利用独立于评测目标之外的手段模拟系统运行时发生的硬件缺陷，软件缺陷和操作缺陷。常用的技术手段为缺陷注入。
测量包括实验结构测量和时间，空间测量。例如：工作负载的运算结果是否正确，一次任务的执行占用的时间，一次任务执行消耗的资源等。同时需要测量的是没有缺陷负载的运行环境下系统的实验结果，用于实验分析和对比。 |
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