免费智能真题库 > 历年试卷 > 系统架构设计师 > 2012年下半年 系统架构设计师 上午试卷 综合知识
  第11题      
  知识点:   抽象   嵌入式系统   硬件
  关键词:   嵌入式系统   硬件   嵌入式        章/节:   嵌入式系统       

 
以下关于嵌入式系统硬件抽象层的叙述,错误的是(11) 。
 
 
  A.  硬件抽象层与硬件密切相关,可对操作系统隐藏硬件的多样性
 
  B.  硬件抽象层将操作系统与硬件平台隔开
 
  C.  硬件抽象层使软硬件的设计与调试可以并行
 
  D.  硬件抽象层应包括设备驱动程序和任务调度
 
 
 

 
  第1题    2016年下半年  
   39%
在嵌入式系统的存储部件中,存取速度最快的是(1)。
  第9题    2018年下半年  
   59%
目前处理器市场中存在CPU和DSP两种类型处理器,分别用于不同场景,这两种处理器具有不同的体系结构,DSP采用( )。
  第10题    2015年下半年  
   40%
以下描述中,( )不是嵌入式操作系统的特点。
   知识点讲解    
   · 抽象    · 嵌入式系统    · 硬件
 
       抽象
        抽象是一种设计技术,重点说明一个实体的本质方面,而忽略或者掩盖不很重要或非本质的方面。抽象是一种重要的工具,用来将复杂的现象简化到可以分析、实验或者可以理解的程度。软件工程中从软件定义到软件开发要经历多个阶段,在这个过程中每前进一步都可看作是对软件解法的抽象层次的一次细化。抽象的最低层就是实现该软件的源程序代码。在进行模块化设计时也可以有多个抽象层次,最高抽象层次的模块用概括的方式叙述问题的解法,较低抽象层次的模块是对较高抽象层次模块对问题解法描述的细化。
 
       嵌入式系统
        嵌入式计算机系统是与特定功能的设备集成在一起、且隐藏在这个功能系统内部为预定任务而设计的计算机系统。该计算机可对设备的状态进行采集,包括操作者的命令和受控对象的状态,按照设备所要求的、预先设定的特定规律进行计算,计算结果作为命令输出到设备的某些部件,控制某些操作,同时将人所关心的信息显示给操作者。一个典型的嵌入式系统如下图所示。
        
        嵌入式系统组成
        上述嵌入式系统的输入、处理、输出的各个部分,一般情况下都是通过软件运行完成的。因此嵌入式软件是嵌入式系统的重要组成部分,而且体现了系统的思想、方法和规律。
        在当今社会中,嵌入式系统已经和我们的生活息息相关,人们每时每刻都离不了嵌入式系统,如下图所示。
        
        嵌入式系统基本分类
        嵌入式系统一般是实时系统,《牛津计算机字典》对实时系统解释是:“系统的输入对应于一个外部物理世界的运动,而系统输出对应着另外一个物理世界的运动,而这两个运动的时间差必须在可接受的足够小的范围内,实时性就体现在从输入到形成输出所需的时间。”实时系统又进一步定义为硬实时系统和软实时系统两种,如下表所示。
        
        实时系统分类及其特性
        一般认为,嵌入式计算机相对于个人计算机或超级计算机,在软件或硬件上的资源是有限的,硬件资源体现在处理速度、功耗、存储空间等方面,软件资源指有限的应用、有限的操作系统支持、应用代码量少等方面。
        第一款大批量生产的嵌入式系统是美国1961年发布的民兵Ⅰ型导弹内嵌的D-17自动制导计算机。
        随着20世纪60年代早期应用开始,嵌入式系统的价格迅速降低,同时处理功能和能力获得快速提高。以第一款单片机Intel 4004为例,在存储器和外围芯片的配套使用下,实现了计算器和其他小型系统。1978年,美国国家工程制造商协会发布了可编程单片机的“标准”,涵盖了几乎所有以计算机为基础的控制器,如单板计算机、数控设备以及基于事件的控制器,使得微处理器得到了快速发展。
        无一例外,不断发展中的嵌入式计算功能的实现都通过用户需求驱动、顶层定义、硬件定义开始,但核心是软件的算法处理,实际上类似硬件功能通过不同软件的控制就可以实现不同用户所需要的嵌入式功能,如下图所示。
        
        嵌入式计算机的层次化架构
        当基础硬件接口、计算和存储资源、总线与网络乃至各种传感器、作动器、液压等以模块化、通用化、组合化等变得越来越成熟,他们就可以方便地组合成硬件平台。而软件却恰恰相反,基本是为满足人类某种新的设想或应用要求开始进行新的设计。这些设计从诸如领域、实现功能、性能、可靠性、安全性等方面,可以是全新理念设备、或是适应性修改升级等途径,都会导致软件有不同程度的差异。
        嵌入式系统具有以下特征:
        (1)嵌入式系统的时间敏感性。嵌入式实时系统对时间响应都是有要求的。例如对于一个设备的运动控制系统,从操作指令发出,嵌入式计算机根据指令和外部条件计算并输出到动作器的动作,要保证在所有的条件下、在确定的时间内产生所需的输出。这对于设计者来说,一般的实时系统都会围绕这个关键需求进行系统设计。另外为了满足时间敏感性要求,确保在最复杂行为和最大延时情况下,系统操作不发生延迟,要求处理器的利用率要有40%左右的余量。有时为满足某些强实时嵌入式系统的应答时间限定在毫秒级或更低,需要在高级语言中嵌入低级语言编程实现。
        (2)嵌入式系统的可靠性和安全性。嵌入式计算机系统的失效带来的可能是个人娱乐系统故障的微小损失,可能是铁路信号失效的巨额经济损失,也可能是战略武器控制等经济损失以及重大的社会政治影响等。所以在某种设计缺陷被诱发后,对于不同的系统需要采取不同的策略,例如对具有重大影响的系统,要求计算机或计算机软件对设计缺陷、制造缺陷等失效采取“永不放弃”的安全性设计技术,将损失控制在可接受的范围内。在有人为输入情况下,嵌入式系统还需考虑最大可能地减少人为失误所引起的系统失效。这些算法或机制可以是输入有效性合理性检查、硬件容错、软件容错、错误后的系统缓慢降级、系统进入安全模式等。
        (3)嵌入式软件的复杂性。软件复杂度取决于问题规模和复杂度。简单问题的软件可由个人完成,甚至可以进行软件正确性证明;即使过程中更换人员,花费少许时间就可掌握和维护。但如汽车控制、飞机控制等大型复杂软件,其需要根据复杂的外部输入、按照多变量物理规律和人们的预期,实现预定的功能。软件需要根据系统的外部事件及其组合,考虑各种处理、逻辑、时序、边界、超出边界的鲁棒性等进行详细算法和策略研究。还需要考虑如安全性、可靠性、维护性等质量要求。更困难的是大规模软件需要团队联合定义、并行开发、持续维护,同时考虑处理平台限制条件。
 
       硬件
        硬件是计算机物理设备的总称,也称为硬件设备,通常是电子的、机械的、磁性的或光的元器件或装置,一般分为中央处理器、存储器和输入、输出设备。
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第11题    在手机中做本题