嵌入式专业系统设计原理及应用复习题答案自制版电子科大.doc

考试题型：填空题、选择题、简答题、计算题、设计题考试方法：开卷第0章 绪论l、什么是数字系统设计技术？在处理了对不一样目标信息数字化编码、数字化传输、数字化解码基础理论、算法定义和协议规范以后，对其怎样进行系统组成，怎样以最优化性能（如速度）、最低廉成本（如芯片而积、集成密度等）来实现该系统技术。2、什么是集成电路IC?集成电路(IC)是指经过一系列特定加工工艺，将多个晶体管、电阻、电容等器件，根据一定电路连接集成在一块半导体单品片（如Si或GaAs）或陶瓷等基片上，作为一个不可分割整体完成某一特定功效电路组件3、什么是集成电路IP?集成电路IP是经过预先设计、预先验证，符合产业界普片认同设计规范和设计标准，含有相对独立功效电路模块或予系统。其含有知识含量高、占用芯片而积小、运行速度快、功耗低、工艺容差性大等特点，能够复用(Reuse)于SOC、SOPC或复杂ASIC设计中。4、什么是sOc?SOC，即嵌入式系统发展最高形式一片上系统。从狭义角度讲，它是信息系统关键芯片集成，是将系统关键部件集成在一块芯片上；从广义角度讲，SOC是一个微小型系统，5、光刻基础原理。 光刻是以某种波长光为曝光光源，透过掩模版（由不透光图形组成），照射在涂有光刻胶（光致抗蚀剂）被加工材料表面上，利用光刻胶感光性和抗蚀性，经过化学显影，制作出和掩模版图形一致光刻胶图形。 光刻是复制微细图形最有效手段之一，是芯片制作关键技术。 掩模版是一个玻璃板，加了一个反射金属层。 光刻胶是一个光敏组织聚合物，性质和胶卷类似，光能改变它化学性质。第1章 嵌入式系统基础知识4、嵌入式系统定义和特点是什么？分别从技术角度和系统角度给出嵌入式系统定义技术角度：以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，应用系统对功效、可靠性、成本、体积、功耗和应用环境有特殊要求专用计算机系统。是将应用程序、操作系统和计算机硬件集成在起系统系统角度：嵌入式系统是设计完成复杂功效硬件和软件，并使其紧密耦合在一起计算机系统嵌入式系统特点是什么？从三要素说：嵌入式：嵌入到对象体系中，有对象环境要求 专用性：软、硬件按对象要求淘汰 计算机系统：实现对象智能化功效功耗限制、低成本、多速率、环境相关性、系统内核小、专用性强、不可垄断性、产品相对稳定性含有实时性课件上表示：(1)专用性：和具体应用紧密结合，根据特定应用需求进行设计，完成预定任务。(2)隐敝性：通常是宿主设备一个部分，隐藏在其内部，不为人知。(3)资源受限：要求小型化、轻量化、低功耗及低成本，对系统配置及软件开发有着苛刻要求。(4)高可靠性：大多面向控制应用，系统可靠性十分关键。(5)实时性：在一个可估计和有确保时间段内对外部事件作出正确反应。(6)软件固化：软件固化在只读存放器中，用户通常不能随意。5、什么是软件？通常包含多个部分？软件产品特征是什么？ 软件(software)是计算机系统中和硬件(hardware)相互依存另一部分，它包含程序(program)、相关数据(data)及其说明文档(document)。 其中： 程序是根据事先设计功效和性能要求实施指令序列； 数据是程序能正常操纵信息数据结构； 文档是和程序开发维护和使用相关多种图文资料。软件是一个逻辑实体，含有抽象性。软件没有显著制造过程。软件在使用过程中，没有磨损、老化问题。软件对硬件和环境有着不一样程度依靠性。这造成了软件移植问题。软件开发至今还未完全摆脱手工作坊式开发方法，生产效率低。软件是复杂，而且以后会愈加复杂。软件成本相当昂贵。软件工作牵涉到很多社会原因。6、嵌入式系统通常分为哪几层？每层具体作用是什么？应用层操作系统层驱动层硬件 驱动层 驱动层是直接和硬件打交道一层，它对操作系统和应用提供所需驱动支持。该层关键包含三种种类型程序。 操作系统层 操作系统是计算机中最基础程序。操作系统负责计算机系统中全部软硬资源分配和回收、控制和协调等并发活动；操作系统提供用户接口，使用户取得良好工作环境；操作系统为用户扩展新系统功效提供软件平台。 应用层 应用层软件关键由多个相对独立 应用任务组成 每个应用任务完成特定工作，如I/O任务、计算任务、通信任务等，由操作系统调度各个任务运行。 7、嵌入式处理器通常分为哪几类？嵌入式处理器分类口微控制器(MCU)口微处理器( MPU)口数字信号处理器(DSP)口片上系统(SOC)8、常见电平标准有哪些？了解电平匹配含义。常见电平标准 TTL：Transistor-Transistor Logic 三极管结构。 Vcc：5V：VOH=2.4V；VOL=2V；VIL=2.4V；VOL=2V；VIL=2.0V；VOL=1.7V；VIL=4.45V；VOL=3.5V；VIL=3.2V；VOL=2.0V；VIL=2.0V；VOL=1.7V；VIL=0.7VECL：Emitter Coupled Logic 发射极耦合逻辑电路 Vcc=0V，Vee：-5.2V ： VOH=-0.88V；VOL=-1.72V；VIH=-1.24V；VIL=-1.36V PECL（Positive ECL ） Vcc=5V: VOH=4.12V；VOL=3.28V；VIH=3.78V；VIL=3.64VLVPECL（low voltage PECL ） Vcc=3.3V； VOH=2.42V；VOL=1.58V；VIH=2.06V；VIL=1.94V ECL：Emitter Coupled Logic 发射极耦合逻辑电路 Vcc=0V，Vee：-5.2V ： VOH=-0.88V；VOL=-1.72V；VIH=-1.24V；VIL=-1.36V PECL（Positive ECL ） Vcc=5V: VOH=4.12V；VOL=3.28V；VIH=3.78V；VIL=3.64VLVPECL（low voltage PECL ） Vcc=3.3V； VOH=2.42V；VOL=1.58V；VIH=2.06V；VIL=1.94V LVDS：Low Voltage Differential Signaling 低压差分信号传输 LVDS使用注意：能够达成600M以上，PCB要求较高，差分线要求严格等长。 差分幅度输出为350mV400mV，输入阈值为100mV 三星S3C2440A支持电平标准：CMOS、TTL、LVCMOS9、什么是集成电路封装？封装考虑关键原因有哪些？常见封装有哪些？封装指把硅片上电路管脚，用导线接引到外部接头处，方便和其它器件连接。需考虑原因：安装半导体集成电路芯片用外壳 安放、固定、密封、保持芯片和增强电热性能 内部芯片和外部电路连接常见封装：DIP( Dual In-line Package) 双列直插封装 PLCC(Plastic Leaded Chip Carriu) 带引线塑料芯片载体 PQFP( Plastic Quad Flat Package)塑料方形扁平封装 SOP( Small Outline Package)小外型封装 PGA(PiGrid Array Package)，插针网格阵列封装 BGA(Ball Grid Array Package)，球珊阵列封装 CSP(Chip Size Package)，芯片级封装10、现在常见嵌入式操作系统有哪些？ 按收费模式划分 商用型Vxworks, Nucleux ，PlamOS, Symbian, WinCE, QNX, pSOS,VRTX,Lynx OS, Hopen, Delta OS 无偿型Linux, CLinux,C/OS-,eCos,uITRON 按实时性划分 硬实时Vxworks 软实时WinCE,RTLinux 无实时Embedded Linux11、名词解释：抖动、容忍度、预加重和均衡抖动(Jitter)：衡量系统发送一致性和稳定性指标。数据发送端抖动越小越好，抖动越小，说明发端稳定性和一致性越好，越利于收端无误接收信息。容忍度( Tolerance)：指收端对发端抖动不敏感或任耐程度，表示收端恢复数据能力。接收端容忍度越大越好，容忍度大，说明即使抵达收端数据有一定抖动，收端也能正确地恢复数据信息。预加重(Pre-emphasis)：高速信号在距离传输过程中，其高频分量衰减远大于低频分量，所以需要对高频分量预先赔偿，其目标是使信号在收端频谱能量均衡，信号失真小。均衡(Equalization)：也是改善频谱，校正信号失真有效手段，其在收端经过数字处理校正传输过程中失真。12、嵌入式系统设计关键步骤？需求分析- - - - -规格说明- - - - -体系结构设计- - - - -构件设计- - - - -系统调试和集成交叉开发环境： 宿主机(Host)，是用于开发嵌入式系统计算机。通常为PC机（或工作站），含有丰富软硬件资源，为嵌入式软件开发提供全过程 支持。 目标机(Target)，即所开发嵌入式系统，是嵌入式软件运行环境，其硬件软件是为特定应用定制。 在开发过程中，目标机端需接收和实施宿主机发出多种命令如设置断点、读内存、写内存等，将结果返回给宿主机，配合宿主机各方而 工作。13、了解嵌入式系统交叉开发环境。 交叉开发环境是指用于嵌入式软件开发全部工具软件集合，通常包含： 文本编辑器 交叉编译器 交叉调试器 仿真器 下载器等 交叉开发环境由宿主机和目标机组成，宿主机和目标机之间在物理连接基础上建立起逻辑连接。14、了解嵌入式软件调试环境和固化环境区分。第2章 嵌入式处理器体系结构15、CISC、RISC特点是什么？ asc:复杂指令集(Complex Instruction Set Computer)，含有大量指令和寻址方法，指令长度可变。8/2标准：80%程序只使用20%指令，大多数程序只使用少许指令就能够运行RISC;精简指令集(Reduced Instruction Set Camputer)，只包含最有用指令，指令长度固定，确保数据通道快速实施每一条指令，使CPU硬件结构设计变得更为简单16、哈佛结构、冯诺依曼结构区分？哈佛结构：程序存放器和数据储存器分开；提供了较大带宽；适合数字信号处理；大多数DSP全部是哈佛结构冯诺依曼结构：单一处理部件完成计算、存放及通信功效；线性组织定长存放单元（地址）；存放空间单元（地址）是直接寻址；使用低级机器语言，其指令完成基础操作码简单操作；对计算进行集中次序控制（程序存放）；首次提出“地址”和“程序存放”概念17、ARM处理器特点？1低功耗、低成本、高性能 2采取RISC体系结构3大量使用寄存器 4高效指令系统18、ARM v7体系结构定义了哪3种不一样处理器配置，其各自应用特点是什么？Profile A是而向复杂、基于虚拟内存os和应用Profile R是针对实时系统Profile M是针对低成本应用优化微控制器。19、简述下ARM处理器存放大端模式和小端模式？大端模式：字数据高字节存放在低地址中，而字数据低字节则存放在高地址中小端模式：低地址中存放是字数据低字节，高地址存放是字数据高字节20、ARM处理器七种工作模式是什么？ARM两种工作状态呢？处理器模式说明备注 用户 (usr)正常程序实施模式不能直接切换到其它模式 系统 (sys)运行操作系统特权任务和用户模式类似，但含有能够直接切换到其它模式等特权 快中止 (fiq)支持高速数据传输及通道处理FIQ异常响应时进入此模式中止 (irq)用于通用中止处理IRQ异常响应时进入此模式 管理 (svc)操作系统保护模式系统复位和软件中止响应时进入此模式 中止 (abt)用于支持虚拟内存和/或存放器保护在ARM7TDMI没有大用处 未定义 (und)支持硬件协处理器软件仿真未定义指令异常响应时进入此模式ARM状态：此时处理器实施32位字对齐ARM指令Thumb状态：此时处理器实施16位、半字对齐Thumb指令21、ARM处理器8种基础寻址方法及应用实例。 1寄存器寻址； 2立即寻址； 3寄存器移位寻址； 4寄存器间接寻址； 5基址寻址； 6多寄存器寻址； 7堆栈寻址： 8块拷贝寻址；22、总线关键参数：总线宽度、总线频率、总线带宽。它们之间关系是什么?总线宽度，又称总线位宽，指是总线能同时传送数据位数。总线频率，总线工作速度一个关键参数，工作频率越高，速度越快。通常见MHZ表示。总线带宽，又称总线数据传送率，是指在一定时间内总线上可传送数据总量，用每秒最大传送数据量来衡量。总线带宽越宽，传输率越高。关系：总线带宽（单位：MBs）=（总线宽度/8）总线频率23、I/O端口编址方法有哪些？ARM处理器使用哪一个？存放器映射编址： I/O端口地址和内存地址统一编址，即I/O单元和内存单元在同一地址空间I/O映射编址：I/O端口和内存单元分开编址，即I/O单元和内存单元全部有自己独立地址空间ARM选择是：存放器映射编址24、ARM9TDMI中T、D、M、I含义是什么？T：16位宽度压缩指令集(Thumb)D:支持在片调试(Debug)，许可处理器响应调试请求暂停M;含有增强型乘法器，可生成64位结果I：嵌入式ICE部件，可提供片上断点和调试点支持第3章 嵌入式硬件系统设计25、最小硬件系统关键包含哪些部分？最小硬件系统通常是指以嵌入式处理器为关键，包含电源、时钟和复位等保障处理器正常工作基础硬件电路 。26、锁相环关键用途是什么？画出其简明原理框图，并叙述其基础原理。结合课件例子能够简单编程实现利用PLL倍频，得到系统运行时钟。（掌握经过寄存器编程，实现硬件功效方法）锁相环技术现在应用集中在以下三个方面：第一 信号调制和解调；第二 信号调频和解调；第三信号频率合成电路。鉴相器是相位比较装置，用来比较输入信号ui(t)和压控振荡器输出信号uo(t) 相位，它输出电压ud(t)是对应于这两个信号相位差函数。 环路滤波器作用是滤除ud(t)中高频分量及噪声，以确保环路所要求性能。 压控振荡器受环路滤波器输出电压uc(t)控制，使振荡频率向输入信号频率靠拢，直至二者频率相同，使得VCO输出信号相位和输入信号相位保持某种特定关系，达成相位锁定目标。 27、经典计算机存放层次是什么？存放系统面临两个关键问题是什么？ 存放系统面临两个问题：（1）微处理器主时钟频率提升比存放器速度提升要快，以至于现在用作主存放器存放芯片速度比微处理器速度要低很多；（2）在嵌入式系统硬件设计时，有时所设计存放容量并不能满足程序所需全部存放容量要求，即需要在一个相对较小物理存放空间中提供相对较大虚拟存放空间。28、Nand Flash和Nor Flash区分？SRAM和SDRAM区分？ （1） 性能比较 NOR和NAND是现在市场上两种关键非易失闪存技术 NOR读速度比NAND稍快部分 NAND写入速度比NOR快很多 NAND擦除速度远比NOR快 大多数写入操作需要优异行擦除操作 NAND擦除单元更小，对应擦除电路更少 （2）接口差异 NOR FLASH带有SRAM接口，线性寻址，能够很轻易地存取其内部每一个字节 NAND FLASH使用复用接口和控制IO数次寻址存取数据（3）容量和成本 NAND FLASH生产过程更为简单，成本低 常见NOR FLASH为128KB16MB，而NAND FLASH通常有8128MB （4）可靠性和耐用性 在NAND中每块最大擦写次数是100万次，而NOR擦写次数是10万次 位交换问题NAND FLASH中更突出，需要ECC纠错 NAND FLASH中坏块随机分布，需要经过软件标定产品量产问题 SRAM读写速度比SDRAM读写速度快； SRAM比SDRAM功耗大； SDRAM集成度能够做得更大，则其存放容量更大； SDRAM需要周期性地刷新，而SRAM不需要。29、SDRAM寻址方法是什么？Nand Flash寻址方法是什么？ 30、什么是CACHE？为何要引入CACHE？CACHE工作原理。 （提醒：了解例1）Cache是一个小容量高速缓冲存放器。 高速缓冲存放器Cache是在CPU和内存之间临时存放器，它容量比内存小但交换速度快。在Cache中数据是内存中一小部分，但这一小部分是短时间内CPU立即访问，当CPU调用数据时，就可避开内存直接从Cache中调用，从而加紧读取速度。由此可见，在CPU中加入Cache是一个高效处理方案，这么整个内存放器（Cache+内存）就变成了现有Cache高速度，又有内存大容量存放系统了。通常Cache采取高速SRAM制作，其价格比主存贵，但因其容量远小于主存，所以能很好地处理速度和成本矛盾。 在Cache存放系统中，把Cache和主存划分为相同大小块。主存地址能够使用块号(B)和块内地址(W)两部分组成。一样Cache地址也能够使用块号(B)和块内地址(W)两部分组成。 命中：当CPU访问存放器时，经过存放器地址变换部件把地址变换成cache块号和块内地址，假如变换成功（称为cache命中），就用得到cache地址访问cache，从cache中取数；假如变换失败，则产生cache失效信息，并用主存放器地址访问主存放器，同时将包含被访问字在内一整块全部从主存放器读出来，装入到cache中，但假如这时cache已满，需要采取合适替换算法来更新cache。设cache 存取时间为tc，命中率为h，主存存取时间为tm，则平均存取时间：ta = tc h +(tc + tm)(1-h)。【例1】 某微机存放器系统由一级cache 和主存组成。已知主存存取时间为80 ns，cache 存取时间为6 ns，cache命中率为85%，试求该存放系统平均存取时间。ta =6 ns85%+(6ns+80 ns)(1-85%)=18 nscache命中率和cache 大小、替换算法、程序特征等原因相关。cache未命中时CPU还需要访问主存，这时反而延长了存取时间。 31、什么是虚拟内存技术？为何要引入虚拟内存技术？ 所谓虚拟存放机制，指是把多个存放介质模块经过一定手段集中管理。即利用一个存放池（Storage Pool）将全部存放介质模块统一管理，所以从系统角度看到就不是多个存放介质模块，而是一个被分区或分卷超大容量存放系统。这种将多个存放介质模块统一管理起来，为使用者提供大容量、高数据传输性能存放系统技术，就称为虚拟存放技术。32、存放管理单元MMU作用是什么？为何引入快表？ MMU是Memory Management Unit缩写，汉字名是内存管理单元，它是CPU中用来管理虚拟存放器、物理存放器控制线路，同时也负责将虚拟地址映射为物理地址，和提供硬件机制内存访问授权。 快表是一个高速、含有并行查询能力联想存放器，用于存放正运行进程目前页号和块号，或段号和段起始地址。加入快表后,在地址转换时，首先在快表中查找，若找到就直接进行地址转换；未找到，则在主存页表继续查找，并把查到页号和块号放入快表中。快表命中率很高，有效地提升了地址转换速度。一页式系统，其页表存放在主存中：（提醒：了解课件例2）有一页式系统，其页表存放在主存中： （1）假如对主存一次存取需要2.5s，试问实现一次页面访问存取时间是多少？ （2）假如系统加有快表，平均命中率为80%，当页表项在快表中时，其查找时间为0.05s，（1）页表在主存，两次访问内存：先访问页表，找到线性地址对应物理地址，再利用这物理地址访问实际内存页面，故共用2*2.5us=5us （2）假如有快表，那就能够分为命中和未命中两种情况： 命中 查询快表 + 访问内存 未命中 查询快表 + 查询页表+访问内存所以此时存取时间为： 0.8*（0.05s+2.5s）+（1-0.8）*（0.05s+2.5s*2）=3.05s33、设计接口电路必需性是什么？I/O接口设计关键又是什么？I/O接口电路也简称接口电路。它是主机和外围设备之间交换信息连接部件（电路）。它在主机和外围设备之间信息交换中起着桥梁和纽带作用。设计接口电路必需性：a)处理CPU和外围设备之间时序配合和通信联络问题。b)处理CPU和外围设备之间数据格式转换和匹配问题。c)处理CPU负载能力和外围设备端口选择问题。I/O接口设计关键： 设计I/O接口逻辑和开发其驱动程序。34、一个经典I/O接口逻辑内部通常含有哪多个类型寄存器？其各自作用是什么？（会对I/O接口进行简单编程操作，提醒：了解课件例3）例3：使用S3C2440A端口G第4 7引脚驱动四个LED，并点亮GPG4引脚LED。寄存器GPGDAT和GPGUP宽度均为16位，各引脚按其编号和对应寄存器位对应。GPGDAT中存放即为需要输出数据，依据硬件电路连接图可知，要将第4引脚LED点亮，则对应引脚应输出低电平，所以寄存器GPGDAT中7:4位应设置为二进制值1110。本例中端口为输出功效，所以寄存器GPGUP中对应各位均设置为1，将上拉电阻断开。GPGCONEQU0x56000060 GPGDATEQU0x56000064 GPUPEQU0x56000068；配置GPGCON寄存器，设置相关引脚为输出功效 配置GPGUP寄存器，断开各上拉电阻LDRR0, =GPGCON LDRR0, =GPGUP LDRR1, R0 LDRR1, R0 BICR1, R1, #0x0000FF00 ORRR1, R1, #0x00F0 ORRR1, R1, #0x00005500 STRR1, R0 STRR1, R0；输出驱动数据，点亮GPG4引脚对应LEDLDRR2, =GPGDATLDRR3, R2ORRR3, R3, #0x00F0BICR3, R3, #0x0010STRR3, R235、常见触摸屏分为哪几类？其各自原理是什么？ 电阻式触摸屏 电容式触摸屏 红外式触摸屏 表面声波触摸屏 36、OSI结构模型具体由哪几层组成，其各层作用分别是什么？TCP/IP模型具体由哪几层组成，其各层作用分别是什么？（1）物理层。要求了网络设备间最底层接口特征，包含物理连接机械特征（即接插件大小、形状等）、电气特征（即代表逻辑“1”和逻辑“0”电参数）、电子部件和物理部件基础功效和位交换基础过程。（2）数据链路层。关键作用是控制信息在单一链路中传输差错，通常包含传输信息校验、总线错误检测等。（3）网络层。定义了基础端到端数据传输服务，网络层在多数据链路存放转发网络中尤其关键。（4）传输层。定义了面向连接服务，它能够确保数据按一定次序、无差错地在多条链路上传送。（5）会话层。提供了一个控制网络上终端用户交互机制，比如数据分组和检测点。（6）表示层。要求了数据交换格式，而且为应用程序提供有效转换工具。（7）应用层。提供了终端用户程序和网络之间一个应用程序接口。37、网卡关键功效关键是什么？了解数据封装和解封装过程。了解和熟悉差分曼切斯特编解码。数据封装和解封。发送时将上一层交下来数据加上首部和尾部，成为以太网 帧。接收时将以太网帧剥去首部和尾部，然后送交上一层。 链路管理，关键是CSMA/CD协议实现。 编码和译码，即曼彻斯特编码和译码。现在我们要讲 就是差分曼彻斯特编码：在信号位开始时改变信号极性，表示逻辑0 ；在信号位开始时不改变信号极性，表示逻辑1；如右图a)NRZ(不归零码)b)曼彻斯特码c)差分曼彻斯特码38、简明介绍RS232标准和RS485标准？结合课件深入了解怎样对S3C2440UART0进 行编程操作。（提醒：了解课件例5）例5：UART0采取查询方法进行数据通信，要求使用8位数据位，1位停止位，奇校验，传输速率115200bps，不使用FIFO，关闭流控制，处理器外设时钟PCLK=66.68MHz。步骤1：接口初始化设置帧格式、时钟起源、收发模式、中止配置、FIFO使用、波特率计算等 步骤2：数据传输可选择使用查询方法或中止方法传输 图片放置遵照从上到下，从左到右次序第4章 嵌入式Linux操作系统39、操作系统关键功效是什么？ 操作系统抽象了一个实际硬件系统，使用户程序运行在一个虚拟硬件上。（1）存放器管理（2）进程管理（3）设备驱动（4）文件系统40、实时操作系统特点？评价嵌入式实时操作系统关键指标是什么？ 通常实时操作系统应用于实时处理系统上位机和实时查询系统等实时性较弱实时系统，而且提供了开发、调试、利用一致环境。 嵌入式实时操作系统应用于实时性要求高实时控制系统，嵌入式实时操作系统含有规模小(通常在几K几十K 内)、可固化使用实时性强(在毫秒或微秒数量级上)特点 。关键有三个指标来衡量系统性能：1. 响应时间(Response Time)2. 生存时间(Survival Time)3. 吞吐量(Throughput)41、现在流行嵌入式操作系统体系结构有哪三种？现在操作系统体系结构可分为：单块结构、用户/服务器（微内核）结构和层次结构。42、Linux操作系统内核关键由哪多个子系统组成，简明说明其各子系统作用。uClinux，RTLinux各自特点和适用场所是什么？1.进程调度 进程调度模块负责控制进程对CPU资源使用。所采取调度策略是使得各个进程能够公平合理地访问CPU，同时确保内核能立即地实施硬件操作。2.内存管理 内存管理模块用于确保全部进程能够安全地共享主存放区域。3.文件系统 文件系统模块用于支持对外部设备驱动和操作。虚拟文件系统模块经过向全部外部存储设备提供一个通用文件接口，隐藏了多种硬件设备不一样细节，从而提供并支持和其它操作系统兼容多个文件系统格式。4. 网络接口 网络接口提供了对多种网络标准存取和对多种网络硬件支持。网络接口可分为网络协议和网络驱动程序。网络协议部分负责实现每一个可能网络传输协议。网络设备驱动程序负责和硬件设备通信，每一个可能硬件通信设备全部有对应设备驱动程序。5. 进程间通信 支持进程之间多种通信机制。其通信机制主要包含信号、文件锁、管道、等候队列、信号量、消息队列、共享内存和套接字等。uClinux是嵌入式Linux操作系统一个关键分支它继承了Linux优异性能，是专门针对无MMU处理器设计嵌入式操作系统RTLinux（A Real-Time Linux,亦称作实时Linux）是Linux中一个硬实时操作系统。RT-Linux开发者并没有针对实时操作系统特征而重写Linux内核将linux内核代码做部分修改，将linux本身任务和linux内核本身作为一个优先级很低任务，而实时任务作为优先级最高任务。即在实时任务存在情况下运行实时任务，不然才运行linux本身任务。适用场所：uClinux：1、目标处理器没有存放管理单元MMU2、对实时性要求不高低端平台RTLinux：1、需要利用Linux多种服务2、对实时性要求较高场所43、Linux内核双树系统。 Linux内核采取是双树系统 一棵是稳定树，关键用于发行 另一棵是非稳定树或称为开发树，用于产品开发和改善 Linux内核版本号由3位数字组成 如Linux内核1.1.0相对于1.0.0来说是“不稳定”版本。在Linux内核开发过程中，“不稳定”版本通常是在原有版本基础上增加了新功效或新特征。44、了解任务调度基础原理。 调度用来确定多任务环境下任务实施次序和在取得CPU资源后能够实施时间长度。 操作系统经过一个调度程序来实现调度功效。 调度程序以函数形式存在，用来实现操作系统调度算法。 调度程序本身并不是一个任务，是一个函数调用，可在内核各个部分进行调用。45、在操作系统中，I/O管理采取层次结构思想。从上到下通常分为几层？各层关键作 用是什么？（1）API层设备管理层驱动逻辑层硬件抽象层设备层（2）体系结构1. 硬件抽象层是硬件功效模块集合，是对硬设备功效第一层抽象，实现基础IO操作。所关心是怎样实现硬件功效软件接口，而不是设备管理逻辑。每个硬件可能有多个端口（设备），对应硬件抽象层是对这些端口（设备）操作基础抽象，为驱动程序管理这些设备提供接口。上层驱动程序在不需要了解具体设备硬件信息情况下，就能够操作这些设备。 2. 驱动逻辑层存放系统中全部驱动程序 实现设备管理逻辑 经过硬件抽象层来管理设备 每个驱动程序管理一类设备，比如全部串口全部由串口驱动程序来管理，全部中止控制器全部由中止控制器驱动程序管理。 检测设备和初始化设备使设备投入运行和退出服务从设备接收数据并提交给内核从内核接收数据送到设备检测和处理设备错误3. 设备管理层管理系统中设备，并向上提升统一接口。设备管理层不直接操作设备，它只能经过驱动程序来间接操作设备。 4. API层用于对设备管理层提供驱动结构进行深入包装，以方便应用程序使用。 46、Linux系统设备分为哪几类？各自特点。 Linux系统设备分为以下三类： 字符设备(char device) 块设备(block device) 网络设备(network device) 字符设备是指存取时没有缓存设备 块设备读写全部有缓存来支持，且块设备必需能够随机存取(random access) 网络设备在Linux里做专门处理 47、简述Linux驱动程序开发步骤。（1） 查看原理图、数据手册，了解设备操作方法。（2）在内核中找到相近驱动程序，以它为模板进行开发。（3）实现驱动程序初始化：比如向内核注册这个驱动程序，这 样应用程序传入文件名时，内核才能找到对应驱动程序。（4）设计所要实现操作，比如open、close、read、write等函数。（5）实现中止服务（不是每个设备驱动所必需）（6）编译该驱动程序到内核中，或用insmod命令加载。（7）测试驱动程序。48、什么是进程？进程特征有哪些？进程和程序关系是什么？进程是一个含有一定独立功效程序相关某个数据集合一次运行活动。它是操作系统动态实施基础单元，在传统操作系统中，进程既是基础分配单元，也是基础实施单元。进程是一个含有独立功效程序相关某个数据集合一次运行活动。它能够申请和拥有系统资源，是一个动态概念，是一个活动实体。它不只是程序代码，还包含目前活动，经过程序计数器值和处理寄存器内容来表示。 进程特征（1）动态性：进程实质是程序在多道程序系统中一次实施过程，进程是动态产生，动态消亡。 （2）并发性：任何进程全部能够同其它进程一起并发实施 （3）独立性：进程是一个能独立运行基础单位，同时也是系统分配资源和调度独立单位； （4）异步性：因为进程间相互制约，使进程含有实施间断性，即进程按各自独立、不可预知速度向前推进 （5）结构特征：进程由程序、数据和进程控制块三部分组成。1）程序是指令有序集合，其本身没有任何运行含义，是一个静态概念。而进程是程序在处理机上一次实施过程，它是一个动态概念。 （2）程序能够作为一个软件资料长久存在，而进程是有一定生命期。程序是永久，进程是临时。 （3）进程更能真