嵌入式课后习题第一章解答

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嵌入式课后习题第一章解答

嵌入式系统是一种以应用为中心，以计算机技术为基础，软/硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机。它与通用PC的区别主要体现在以下几个方面：

1. 应用针对性：嵌入式系统是专为特定应用设计的，具有更强的针对性和专用性。而通用PC则是一般用途的计算机，适用于各种不同的应用领域。
2. 体积和功耗：嵌入式系统的体积和功耗通常比通用PC更小，这是因为它们需要适应各种环境和条件，如航空航天、医疗设备、工业控制等。
3. 可靠性和稳定性：嵌入式系统通常需要更高的可靠性和稳定性，以应对各种恶劣环境和条件。这需要它们具备各种保护机制和容错技术。
4. 成本：由于嵌入式系统是专门为特定应用设计的，因此它们的硬件和软件开发成本通常比通用PC更高。
5. 开发工具和方法：嵌入式系统的开发工具和方法通常与通用PC不同。它们需要使用更专业的开发工具和方法，以适应各种不同的应用需求。
6. 系统资源：嵌入式系统的资源通常比通用PC更少，如内存、存储空间等。这是因为它们需要尽可能地减小体积和功耗。
7. 扩展性：嵌入式系统的扩展性通常比通用PC更差。这是因为它们需要适应各种不同的应用环境和条件，而通用PC则可以通过添加硬件和软件来扩展其功能。

总之，嵌入式系统是一种专门为特定应用设计的计算机系统，具有更高的可靠性和稳定性，更小的体积和功耗，以及更专业的开发工具和方法。它们广泛应用于各种不同的领域，如航空航天、医疗设备、工业控制等

定义：用于控制监视或者辅助操作机器和设备的装置。本质上仍然是计算机系统，只不过这个计算机系统是针对某个具体设备或者应用开发的。

2：嵌入式系统具有以下特点：

1. 专用性强：嵌入式系统是针对具体应用的专门系统，个性化很强，软件和硬件结合紧密。
2. 系统实时性强：很多嵌入式系统对外来事件要求在限定的时间内及时做出响应，具有实时性。
3. 软硬件依赖性强：嵌入式系统的专用性决定了其软硬件的互相依赖性很强，两者必须协同设计，以达到共同实现预定功能的目的，并满足性能、成本和可靠性等方面的严格要求。
4. 处理器专用：嵌入式系统的处理器一般是为某一特定目的和应用而专门设计的。通常具有功耗低、体积小和集成度高等优点，能够将许多在通用计算机上需要由板卡完成的任务和功能集成到芯片内部，从而有利于嵌入式系统的小型化和移动能力的增强。
5. 多种技术紧密结合：通用计算机技术也离不开这些技术，但它们相互结合的紧密程度不及嵌入式系统。
 嵌入性，专用性，计算机系统，生命周期长，软件固化，有实时性要求。

3：冯诺依曼体系结构计算机主要由以下几个部分组成：

1. **存储器**：这是计算机的存储部件，主要用来存储程序和数据信息。
2. **运算器**：这是计算机的运算部件，主要负责对数据进行算术运算（如加、减、乘、除）和逻辑运算（与、或、非、移位）。
3. **控制器**：这是整个计算机的控制中心，主要用来控制计算机各个部件自动协调工作，包括控制指令的读出、解释和执行、中断事件的处理等。
4. **输入/输出（I/O）设备**：这是计算机的输入输出设备，用来向计算机输入程序和原始数据，以及输出计算机的处理结果及程序。

此外，冯诺依曼体系结构计算机还包括适配器（I/O接口）、电源等其他设备。

4：计算机系统中的编程语言可以分成哪几类？各类有什么特点

计算机系统中的编程语言可以分为机器语言、汇编语言和高级语言三类。

1. 机器语言：机器语言的实质是二进制代码，是计算机可以直接识别的指令集合。它具有高效、直接、简洁等特点，但需要编程者对计算机硬件有较深的理解，且编写和调试过程较为复杂。机器语言生成的程序称为目标程序，只有目标程序才能被计算机直接识别和执行。
2.  汇编语言：汇编语言的实质和机器语言相同，都是直接对硬件操作，只不过指令采用了英文缩写的标识符，更容易识别和记忆。汇编程序通常由指令、伪指令和宏指令组成，每句指令只能对应实际操作过程中的一个很细微的动作，例如移动、自增，因此汇编源程序一般比较冗长、复杂、容易出错，需要编程者有较深的计算机专业知识。但汇编语言的优点也很明显，用汇编语言所能完成的操作不是一般高级语言所能实现的，且源程序经汇编生成的可执行文件不仅比较小，而且执行速度很快。
3. 高级语言：高级语言是绝大多数编程者的选择，它提供了更易理解和更方便的编程接口，使程序员可以更多地关注程序逻辑和算法，而不需要过多地考虑硬件细节。高级语言包括C、C++、Java、Python等，每种语言都有其独特的特点和适用场景。例如，C语言灵活性好，效率高，可以接触到软件开发比较底层的东西；C++是一种静态数据类型检查的、支持多重编程范式的通用程序设计语言，支持过程化程序设计、数据抽象、面向对象程序设计等多种程序设计风格；Java是一种跨平台的语言，可以在不同的操作系统上运行；Python则是一种解释型、交互式的语言，适合用于快速开发和原型设计。

总的来说，不同的编程语言具有不同的特点和适用场景，选择哪种编程语言应根据具体的项目需求、开发环境、团队技能等因素进行综合考虑。

5什么是Amdahl定律，对计算机系统设计有何指示作用

Amdahl定律是计算机科学中的一个重要定律，它表示在系统中某部件由于采用某种方式使系统性能改进后，整个系统性能的提高与该方式的使用频率或占总的执行时间的比例有关。这个定律主要应用在并行计算中，以预测使用多个处理器时的理论加速比。

Amdahl定律指出，通过优化系统的单个部分获得的整体性能改进受到实际使用改进部分的时间分数的限制。也就是说，如果一个部件的性能得到提升，那么这个提升对于整个系统性能的影响是有限的，因为只有当这个部件在实际执行中占比较大时，性能提升才能对整体性能产生显著影响。

在计算机系统设计中，Amdahl定律为我们提供了以下指示：

1. 关注系统瓶颈：Amdahl定律强调系统中某部件的性能提升对整个系统性能的影响，因此在进行计算机系统设计时，应关注系统中的瓶颈部分，即那些限制系统整体性能的部件或程序段。通过对这些瓶颈进行优化，可以最大程度地提高整个系统的性能。
2. 合理分配计算资源：Amdahl定律应用于并行计算中时，可以用来预测使用多个处理器时的理论加速比。因此，在进行计算机系统设计时，应合理分配计算资源，使得各个处理器能够有效地协同工作，从而提高整个系统的计算效率。
3. 权衡性能与成本：Amdahl定律提醒我们在进行计算机系统设计时，需要权衡性能与成本。虽然提高每个部件的性能可以提高整个系统的性能，但是这同时也可能增加系统的成本。因此，需要在保证性能的同时，考虑如何降低成本。
4. 优化程序算法：Amdahl定律告诉我们，通过优化程序算法可以提高计算效率，从而减少计算时间，提高系统性能。因此，在进行计算机系统设计时，应注重优化程序算法，以提高系统的整体性能。

总之，Amdahl定律在计算机系统设计中具有重要的指导意义，它提示我们要关注系统瓶颈、合理分配计算资源、权衡性能与成本以及优化程序算法等方面，以实现计算机系统的更优性能。

6嵌入式处理器有哪些内型，主要的应用范围是什么

嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件，根据应用需求，嵌入式处理器的类型和主要应用范围会有所不同。

一般来说，嵌入式处理器主要有以下几种类型：

1. 嵌入式微控制器：这类处理器主要用于控制功能，具有丰富的外设模块，适用于各种工业控制、消费电子、汽车电子等领域。
2. 嵌入式DSP处理器：这类处理器主要用于信号处理，具有强大的数字信号处理能力，适用于音频、视频处理，通信，图像处理等应用领域。
3. 嵌入式微处理器：这类处理器主要用于高性能计算和数据处理，具有较高的运算速度和处理能力，适用于移动设备、智能手机、平板电脑等领域。
4. 嵌入式FPGA：这类处理器主要用于可编程逻辑，具有高度的可配置性和灵活性，适用于通信、数字信号处理、图像处理等领域。

此外，还有一些特定领域的嵌入式处理器，如嵌入式神经网络处理器（NPU）、嵌入式图形处理器（GPU）等，分别用于人工智能、图形渲染等特定领域。

总的来说，嵌入式处理器的类型多种多样，每种类型的处理器都有其特定的应用范围。在选择嵌入式处理器时，需要根据具体的应用需求进行选择。