嵌入式软件助理工程师

问答题简述选择ARM处理器芯片应考虑哪些因素?并作出简要的说明。

题目
问答题
简述选择ARM处理器芯片应考虑哪些因素?并作出简要的说明。
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第1题:

简述ARM处理器的工作状态。


正确答案:ARM处理器的工作状态:
(1)ARM状态:32位,ARM状态下执行字对准的32位ARM指令;
(2)Thumb状态:16位,Thumb状态下执行半字对准的16位Thumb指令。在Thumb状态下,程序计数器PC使用位1选择另一个半字。

第2题:

请简述ARM处理器的堆栈寻址和块拷贝寻址模式,并比较它们的不同点。


正确答案:堆栈寻址:按先入先出的方式工作。
块拷贝寻址:一种多寄存器传送指令,用于将一块数据从存储器的某一块位置拷贝到多个寄存器中或相反。
主要不同点:两者存放数据的顺序相反。

第3题:

简述ARM微处理器支持的指令集。


正确答案:ARM微处理器支持32位的ARM指令集和16位的Thumb指令集。ARM指令集效率高,但代码密度低;Thumb指令集具有较高的代码密度,可保持ARM的大多数性能上的优势,可看做是ARM指令集的子集。ARM程序和Thumb程序可以相互调用,且没有状态切换开销。

第4题:

简述ARM处理器的特点。


正确答案: ARM处理器采用RISC架构,具有RISC的一般特点:
采用大量的寄存器,指令执行速度更快;
寻址方式灵活简单,执行效率高;
采用固定长度的指令格式;
大多数数据操作都在寄存器中进行,通过Load/Store的体系结构在内存和寄存器之间传递数据。
因此ARM处理器的内核很小,功耗也就很低。ARM处理器还采用了一些特别的技术,在保证高性能的同时尽量减小芯片体积,降低芯片的功耗。这些技术包括:
在同一条数据处理指令中包含算术逻辑处理单元处理和移位处理;
使用地址自动增加(减少)来优化程序中循环处理;
Load/Store指令可以批量传输数据,从而提高传输数据的效率;
所有指令都可以根据前面指令执行结果,决定是否执行,以提高指令执行的效率;
支持Thumb(16位)/ARM(32位)双指令集,能很好地兼容8位/16位器件。

第5题:

基于ARM体系结构的嵌入式处理器具有哪些技术特征?并对每种技术特征予以简单的说明。


正确答案: 1、单周操作:ARM指令系统在一个机器周期内完成简单和基本的操作。
2、采用加载/存储指令结构:存储器访问指令的执行时间长,因此只采用了加载和存储两种指令对存储器进行读和写的操作,面向运算部件的操作都经过加载指令和存储指令,从存储器取出后预先存放到寄存器对内,以加快执行速度。
3、固定的32位长度指令:指令格式固定为32位长度,使指令译码结构简单,效率提高。
4、3地址指令格式:采用三地址指令格式、较多寄存器和对称的指令格式便于生成优化代码,降低编译开销。
5、指令流水线技术:ARM采用多级流水线技术,以提高指令执行的效率。

第6题:

Cortex-M3内核ARM芯片(TI Stellaris(群星)系列ARM)的主要特点是什么?它采用ARM什么版本?该处理器最适合什么应用?


正确答案: 特点:采用哈佛架构,Thumb/Thumb-2指令集,3级流水线、多达240个中断等,具有低功耗、高性能、高性价比等特点
版本:ARMv7
适合应用:针对微控制和低成本应用

第7题:

简述选择ARM处理器芯片应考虑哪些因素?并作出简要的说明。


正确答案: 1、 ARM内核。 任何一款基于ARM技术的微处理器都是以某个ARM内核为基础设计的,即ARM内核的基本功能决定了嵌入式系统最终实现目标的性能。因此,ARM处理器芯片的选择的首要任务是考虑选择基于什么架构的ARM内核。
2、 系统时钟频率。 系统时钟频率决定了ARM芯片的处理速度,时钟频率越高,处理速度越快。
3、 芯片内部存储器的容量。 大多数ARM微处理器芯片的内部存储器的容量都不太大,需要用户在设计系统时外扩存储器,但也有部分芯片具有相对较大的片内存储空间。
4、 片内外围电路。 设计者应分析系统的需求,尽可能采用片内外围电路完成所需的功能,这样既可简化系统的设计,也可提高系统的可靠性。
5、 其他因素。除以上需要考虑的内部因素外,在某些特殊需要的场合,应选择符合这些特殊要求的ARM微处理器芯片。

第8题:

简述ARM处理器对异常的响应的步骤。


正确答案: ⑴ 在对应的LR中保存下一条指令的地址。
⑵ 复制CPSR到应对的SPSR。 
⑶ 强制CPSR方式位成为某一个值M[4:0],这个值取决于不同的异常。 
⑷ 强制PC从相关的异常向量处取下一条指令。

第9题:

更换键盘板ARM芯片时应注意ARM芯片在芯片座上的方向,圆点标志应位于芯片座的()。

  • A、左上角
  • B、左下角
  • C、右上角
  • D、右下角

正确答案:B

第10题:

简要说明ARM处理器内核、芯片之间的相互关系。


正确答案:ARM公司是一个知识产权IP公司,本身是不做芯片的,它为ARM架构处理器芯片提供ARM处理器内核和ARM处理器核(在最基本的ARM处理器内核基础上,可增加CACHE、MMU、协处理器CP15、AMBA接口以及EMT宏单元等,这样就构成了ARM处理器核)。经常见到的ARM处理器,实际是半导体公司基于ARM的处理器核或处理器内核为核心,再开发的针对某一应用领域的芯片。

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