【期末指北】嵌入式系统——选择题（feat. ChatGPT）

嵌入式系统

作者｜Rickyの水果摊

时间｜2023年2月20日

基本信息 ☘️

本博客摘录了一些 嵌入式系统 的 常见选择题，供有需求的同学们学习使用。

部分答案解析由 ChatGPT 生成，博主进行审核。

使用教材信息：《嵌入式系统设计与应用——基于 ARM Cortex-A8 和 Linux（第二版）》

题目概览 🧑🏻‍💻

1、下面关于哈佛结构描述正确的是（）

A、程序存储空间与数据存储空间分离

B、存储空间与 IO 空间分离

C、程序存储空间与数据存储空间合并

D、存储空间与 IO 空间合并

2、关于ARM处理器的工作模式，以下说法错误的是（）

A、用户模式是程序正常执行的工作模式

B、管理模式负责处理存储器故障，实现虚拟存储器和存储器的保护

C、系统模式运行特权级的操作系统任务

D、当处理器处于用户模式时，如果没有异常发生是不能改变工作模式的

3、存储一个32位数0x2168465到2000H~2003H四个字节单元中，若以小端模式存储，则2000H存储单元内容为（）

A、 0x21 B、 0x68 C、0x65 D、0x02

4、下面关于ARM处理器的体系结构描述哪一个是错误的: ( )

A、三地址指令格式

B、所有的指令都是单周期执行

C、指令长度固定

D、Load-Store结构

5、ARM 指令集和Thumb 指令集分别是（）位的。

A、8 位，16 位

B、16 位，32 位

C、16 位，16 位

D、32 位，16 位

6、ARM Cortex A8的工作状态包括（）。

A、测试状态和运行状态

B、挂起状态和就绪状态

C、就绪状态和运行状态

D、ARM状态和Thumb状态

7、对于ARM7三级流水线，当一条指令被译码时，下一条指令正被（）

A、取指

B、译码

C、PC值递增

D、执行

8、复位后，ARM处理器处于（）模式

A. USER

B. SVC

C. SYSTEM

D. ARM

9、寄存器R13除可做通用寄存器外，还可以做（）

A、程序计数器 B、链接寄存器 C、栈指针寄存器 D、基址寄存器

10、在下列ARM处理器的各种模式中，只有( )模式不可以自由地改变处理器的工作模式

A、用户模式（User）

B、系统模式(System)

C、终止模式(Abort)

D、中断模式

11、0x17&0x1A的运算结果是（）

A. 0x01

B. 0x11

C. 0x17

D. 0x12

12、对寄存器R1的内容乘以4的正确指令是（）

A. LSR R1，#2

B. LSL R1，#2

C. MOV R1，R1, LSL #2

D. MOV R1，R1, LSR #2

13、MOV R1，#0x1000 LDR R0,[R1],#4 执行上述指令序列后，R1寄存器的值是()

A. 0x1000

B. 0x1004

C. 0x0FFC

D. 0x4

14、R0=0x05, 执行BIC R0,R0,#3的运算后，R0结果是( )

A. 0x02

B. 0x03

C. 0x04

D. 0x05

15、GET伪指令的含义是（）

A. 包含一个外部文件

B. 定义程序的入口

C. 定义一个宏

D. 声明一个变量

16、若R1=2000H，(2000H)=0x86，(2008H)=0x39 ，则执行指令LDR R0，[R1，＃8]！后R0的值为（）

A. 0x2000

B. 0x86

C. 0x2008

D. 0x39

17、将ARM处理器R0中的一个字节的数据，存入由R1+4 指示的内存区域,且地址自动更新,则使用的ARM指令是（）

A. STR R0,［R1,#4]

B. STRH R0,［R1，＃4]！

C. STRH R0，[R1,＃4]

D. STRB R0,[R1，#4］!

答案解析 ✍️

1、下面关于哈佛结构描述正确的是（）。

A、程序存储空间与数据存储空间分离

B、存储空间与IO空间分离

C、程序存储空间与数据存储空间合并

D、存储空间与IO空间合并

【ChatGPT 解析】

哈佛结构 是指在计算机体系结构中，将 「指令存储器（程序存储空间）与数据存储器」 分离的结构。在哈佛结构中，指令和数据存储器使用不同的总线和不同的物理存储器，这种结构可以提高数据存取的效率，因为指令和数据可以并行地访问。

而存储空间与IO空间分离，是指在计算机体系结构中，将存储器和IO接口分离的结构。在这种结构中，存储器和IO设备使用不同的总线和不同的物理接口，以实现相互独立的访问。这种结构可以提高计算机系统的稳定性和可靠性，同时也方便了硬件和软件的设计和维护。

和哈佛结构类似，存储空间与IO空间分离的结构也可以提高访问效率，因为存储器和IO设备可以并行地访问。但是这两者的分离方式不同，哈佛结构分离的是指令存储器和数据存储器，而存储空间与IO空间分离的结构分离的是存储器和IO接口。

因此，选项A描述的是哈佛结构的特点，程序存储空间和数据存储空间是分离的，选项B、C、D均不符合哈佛结构的定义。

2、关于ARM处理器的工作模式，以下说法错误的是：

A、用户模式是程序正常执行的工作模式

B、管理模式负责处理存储器故障，实现虚拟存储器和存储器的保护

C、系统模式运行特权级的操作系统任务

D、当处理器处于用户模式时，如果没有异常发生是不能改变工作模式的

【ChatGPT 解析】

管理模式 也称为特权模式，用于处理特殊的系统操作，如中断、异常、操作系统的内核代码等。

但是 管理模式并不负责处理存储器故障 ，这是由 数据访问中止模式 负责的。

A、用户模式是程序正常执行的工作模式，ARM处理器在用户模式下执行应用程序，访问受限的系统资源和寄存器，并且无法直接执行特权指令。如果应用程序试图执行特权指令或访问受限的资源，会导致异常发生，处理器会切换到异常模式。

C、系统模式也是一种特权模式，用于运行特权级别的操作系统任务。在系统模式下，操作系统可以执行特权指令，访问所有资源和寄存器，并且可以进行特权级别的操作，如任务切换、内存管理等。

D、该选项略有争议，但是按照教材P27、P28的内容，并且对比 B 选项，该选项也算正确，

3、存储一个 32 位数 0x2168465 到 2000H~2003H 四个字节单元中，若以小端模式存储，则2000H存储单元内容为（）

A、 0x21

B、 0x68

C、0x65

D、0x02

【博主解析】

大端/小端模式是重点知识，可以把小端模式按照下图中「倒车入库」的方式理解，就会容易很多了。

4、下面关于ARM处理器的体系结构描述哪一个是错误的: ( )

A、三地址指令格式

B、所有的指令都是单周期执行

C、指令长度固定

D、Load-Store结构

【ChatGPT 解析】

ARM处理器的指令集体系结构（ISA）采用的是RISC（Reduced Instruction Set Computing）架构，以精简的指令集为基础，支持高效的指令流水线执行。

B、并非所有的ARM指令都是单周期执行的。由于指令的复杂度不同，一些指令需要多个时钟周期才能完成执行。ARM处理器为了保持高效性，采用了流水线执行的方式，可以在一个时钟周期内执行多个指令的不同阶段。但是，在某些情况下，由于数据相关性或控制相关性等因素，可能需要中断流水线执行，从而导致指令执行的延迟。

A、ARM 指令集采用三地址指令格式，即一个指令可以同时操作三个操作数（源操作数1、源操作数2和目的操作数）。

C、该选项略有争议，指令长度方面，ARM处理器采用变长指令长度的方式，指令长度可以是2字节或4字节，以满足不同的应用需求。这里的固定可能是指指令长度要么是 2 字节或 4 字节。（本题在一些搜题软件上的答案也是B）

D、Load-Store 结构则是 ARM 处理器的一种常见的指令执行方式，即只有Load和Store指令才能访问存储器中的数据，其他指令只能通过寄存器来操作数据，这样可以提高存储器的访问效率。

5、ARM 指令集和Thumb 指令集分别是（）位的。

A、8 位，16 位

B、16 位，32 位

C、16 位，16 位

D、32 位，16 位

【ChatGPT解析】

ARM 指令集和 Thumb 指令集分别是 32 位和 16 位的。

ARM指令集具有更强的功能和灵活性，而Thumb指令集则具有更小的指令长度和更高的代码密度，可以在节省存储空间和提高执行速度之间做出平衡。

在 ARMv7 指令集中，还有一种指令集，称为 Thumb-2，它既支持 16 位指令，又支持 32 位指令，可以在需要时灵活地切换使用。

6、ARM Cortex A8的工作状态包括（）。

A、测试状态和运行状态

B、挂起状态和就绪状态

C、就绪状态和运行状态

D、ARM 状态和 Thumb 状态

【ChatGPT解析】

ARM Cortex A8是一款基于 ARMv7 架构的处理器，支持 ARM 状态和 Thumb 状态两种工作状态。

在ARM状态下，处理器执行32位的ARM指令，提供较高的性能和复杂度；在Thumb状态下，处理器执行16位的Thumb指令，提供较高的代码密度和低功耗。处理器可以在ARM状态和Thumb状态之间切换，以根据应用程序的需求来平衡性能和功耗。

除了ARM状态和Thumb状态，处理器还支持一些特殊状态，如 Jazelle 状态和 ThumbEE 状态。在Jazelle状态下，处理器执行Java字节码，用于支持Java虚拟机（JVM）和Just-In-Time（JIT）编译器。在ThumbEE状态下，处理器执行基于Thumb指令的执行环境（TEE），用于安全应用程序的运行。

7、对于 ARM7 三级流水线，当一条指令被译码时，下一条指令正被（）

A、取指。

B、译码。

C、PC值递增。

D、执行

【博主解析】

理想的 ARM7 的流水线由三个阶段组成，分别是取指、译码和执行。如下图所示：

当前指令正在被译码时，下一条指令已经被取指，等待进入译码阶段。这样可以充分利用处理器的性能，提高指令的执行效率。

8、复位后，ARM处理器处于（）模式。

A. USER

B. SVC

C. SYSTEM

D. ARM

【博主解析】

根据教材 P27 页表格，复位后，ARM 处理器位于 管理模式（Supervisor，SVC）

9、寄存器R13除可做通用寄存器外，还可以做（）

A、程序计数器

B、链接寄存器

C、栈指针寄存器

D、基址寄存器

【ChatGPT解析】

在ARM体系结构中，R13 是栈指针寄存器（Stack Pointer），通常简称SP。它的作用是存储当前栈的地址，以及在函数调用时分配和回收栈空间。

10、在下列ARM处理器的各种模式中，只有( )模式不可以自由地改变处理器的工作模式( )。

A、用户模式（User）

B、系统模式(System)

C、终止模式(Abort)

D、中断模式

【博主解析】

根据教材 P27、28 页内容，只有用户模式（User）模式不可以自由地改变处理器的工作模式。

用户模式是 ARM 处理器最基本的工作模式，用于一般的应用程序的执行。在用户模式下，处理器只能访问受保护的寄存器和内存区域，不能执行特权指令，也不能改变处理器的工作模式。

其他模式，如系统模式、中断模式和终止模式，都具有更高的特权级别，可以执行更多的指令和操作，并且可以改变处理器的工作模式。例如，系统模式用于操作系统内核的执行，中断模式用于响应外部中断事件，终止模式用于处理严重的错误情况。

因此，只有用户模式不可以自由地改变处理器的工作模式。

11、0x17 & 0x1A的运算结果是（）

A. 0x01

B. 0x11

C. 0x17

D. 0x12

【ChatGPT解析】

进行位运算时，按位与运算符（&）会将两个操作数的对应位上的值进行「与」运算，只有当两个操作数的对应位上的值都为1时，结果位上的值才为1，否则为0。

对于0x17 & 0x1A，按位进行与运算：

  0001 0111
& 0001 1010
-----------
  0001 0010

因此，0x17 & 0x1A的运算结果是 0x12（十六进制），或者 18（十进制），所以选项D是正确的答案。

12、对寄存器R1的内容乘以4的正确指令是（）

A. LSR R1，#2

B. LSL R1，#2

C. MOV R1，R1, LSL #2

D. MOV R1，R1, LSR #2

【ChatGPT解析】

要将寄存器 R1 中的内容乘以 4，可以使用逻辑左移指令（LSL）或移位后的移动指令（MOV）。

逻辑左移指令将操作数的二进制位向左移动指定的位数，并在右侧插入 0。移位后的移动指令将操作数左移指定的位数，并将结果移回到目标寄存器。

在选项A和D中，都使用了移位指令，但是是逻辑右移（LSR），而不是逻辑左移（LSL），这样不会得到正确的乘法结果。因此，选项A和D都是错误的。

在选项B中，使用了逻辑左移指令，但是没有将结果移回到目标寄存器，因此也是错误的。

正确的选项是C，使用移位后的移动指令将 R1 左移两位，然后将结果移回到 R1 中，从而得到 R1 的内容乘以4 的结果。

因此，正确的指令是：

MOV R1, R1, LSL #2

13、执行下面指令序列后，R1寄存器的值是( )。

MOV R1,#0x1000
LDR R0,[R1],#4

A. 0x1000

B. 0x1004

C. 0x0FFC

D. 0x4

【ChatGPT解析】

执行上述指令序列后，R1寄存器的值是 0x1004。

该指令首先将 0x1000 赋值给 R1，然后从地址 R1 开始，读取 4 个字节的数据到 R0，同时 R1 值加上 4。

因此，执行完指令序列后，R1 的值应该是 0x1004。

14、R0=0x05, 执行 BIC R0,R0,#3 的运算后，R0结果是( )

A. 0x02

B. 0x03

C. 0x04

D. 0x05

【ChatGPT解析1】

BIC R0, R0, #3

其中，「BIC」是指位清零指令（Bit Clear），将目标寄存器的指定位清零。

R0 是 ARM 处理器的寄存器名，这里表示目标寄存器。

#3 是一个立即数，表示要清零的位所在的位偏移量。因为 3 的二进制是 00000011，所以这个指令会将 R0 的二进制表示的低两位清零。

【ChatGPT解析2】

15、GET伪指令的含义是（）

A. 包含一个外部文件

B. 定义程序的入口

C. 定义一个宏

D. 声明一个变量

【ChatGPT解析】

GET 是 ARM 汇编语言中的一个伪指令，用于将一个外部文件的内容包含到当前汇编文件中。可以将GET指令看作是「复制粘贴」操作，它会将外部文件的内容复制到指令所在的位置，从而使程序能够使用外部文件中的变量、常量、函数等信息。

16、若 R1=2000H，(2000H)=0x86，(2008H)=0x39 ，则执行指令LDR R0，[R1,＃8]！后 R0 的值为（）。

A. 0x2000

B. 0x86

C. 0x2008

D. 0x39

【博主解析】

该指令的含义是：将地址为 R1+8 的内存数据读取到 R0 寄存器中，并将R1的值加上8（! 表示自动修改基地址R1的值）。

在本题中，R1=2000H，(2008H)=0x39，所以将 0x39 读入 R0 中，同时R1的值变为2008H。因此，R0的值为0x39。

17.将ARM处理器 R0 中的一个字节的数据，存入由 R1+4 指示的内存区域,且地址自动更新,则使用的ARM指令是（）

A. STR R0,［R1,#4]

B. STRH R0,［R1，＃4]！

C. STRH R0，[R1,＃4]

D. STRB R0,[R1，#4］!

【ChatGPT解析】

STRB 指令是将 R0 寄存器中的 一个字节的数据 存储到存储器中，存储器的地址为R1+4，即[ R1 , #4 ]。而且在存储数据后，R1自动加上1，指向下一个字节。因此，STRB指令是将一个字节的数据从寄存器存储到内存中，并且自动更新目标地址。
STR指令是将 R0 寄存器中的 一个字的数据 存储到存储器中，存储器的地址为R1+4，即[ R1 , #4 ]。和STRB指令不同，STR指令存储的是一个字的数据，而不是一个字节，因此存储后R1自动加上4，指向下一个字的地址。
STRH 指令是将R0寄存器中的 一个半字的数据 存储到存储器中，存储器的地址为 R1+4，即[ R1 , #4 ]。和STRB指令类似，STRH指令存储的是一个半字的数据，存储后R1自动加上2，指向下一个半字的地址。

本题需要存储一个字节的数据，所以选择 D