一、嵌入式技术 00:00

1. 历年真题考情 00:12

1）考试特点

• 考察频率: 嵌入式技术章节历年真题不一定每年都考，但考察概率较大，比计算机硬件章节更高
• 分值占比: 若考到通常占3-5分
• 考察形式: 既可能在选择题中出现，也可能出现在案例题中

2）考试难点

• 超纲比例: 约有一半的考试内容属于超纲范围
• 教材局限: 教材(第二版2.4节)内容过于简略，讲解深度不及课程视频
• 知识体系: 嵌入式技术知识体系庞杂，出题方向难以预测

3）备考策略

• 基础掌握: 通过录播视频可掌握约50%的考点
• 补充方式: 剩余考点需要通过直播讲题进行补充
• 重点提示: 嵌入式系统组成和特点部分已按第二版最新内容更新讲解

4）章节结构

• 硬件体系: 包括微处理器分类、多核处理器等内容
• 软件系统: 涵盖实时操作系统(RTOS)、宿主机/目标机概念及开发工具
• 新版变化: 第二版主要更新了嵌入式系统基本概念的相关论述

2. 嵌入式微处理器 02:58

1）嵌入式微处理体系结构 03:49

• 冯诺依曼结构 04:00
  • 
  • 基本概念: 又称普林斯顿结构，是一种将程序指令存储器和数据存储器合并在一起的存储器结构。
  • 存储方式: 程序指令和数据共用一个存储空间，但存放在同一存储器的不同物理位置。
  • 总线特点: 采用单一的地址及数据总线，程序指令和数据的宽度相同。
  • 执行流程: 处理器执行指令时，先取指令解码，再取操作数执行运算，是串行化的过程。
  • 瓶颈效应: 单条指令需耗费多个周期，在高速运算时会出现传输通道上的瓶颈效应。
  • 典型应用: ARM7/ARM9之前的处理器采用此架构。
• 哈佛结构 07:31
  • 核心区别: 程序和数据存储在不同的存储空间，采用两套独立的总线系统。
  • 并行优势: 可同时访问指令存储器和数据存储器，数据吞吐率提高一倍。
  • 执行效率: 采用并行体系结构，比冯诺依曼结构高效得多。
  • 典型应用: 从ARM7/ARM9开始采用，DSP处理器普遍采用此架构。
  • 实现原理:
    • 两个独立存储器分别存储指令和数据
    • 两套独立的地址总线和数据总线
    • 可同时执行取指令和取数据操作

2）微处理器分类 09:28

• 根据嵌入式微处理器的字长宽度 09:36
  • 4/8/16位: 称为嵌入式微控制器(MCU)
  • 32/64位: 称为嵌入式微处理器(MPU)
• 根据系统集成度划分 11:01
  • 一般用途型: 仅包含CPU核心
  • 单芯片微控制器: 集成CPU、ROM、RAM及I/O等部件
• 根据用途分类 11:32
  • 嵌入式微控制器MCU 12:05
    • 
    • 典型代表: 单片机
    • 主要特点:
      • 16位及以下处理器
      • 片上外设资源丰富
      • 集成ROM/EPROM、RAM、定时器等
      • 单片化设计，体积小、功耗低
      • 适用于工业控制领域
    • 性能局限: 处理能力较MPU弱
  • 嵌入式微处理器MPU 13:50
    • 
    • 发展来源: 由通用计算机CPU演变而来
    • 核心特征:
      • 32位及以上处理器
      • 性能较高但价格较贵
      • 保留嵌入式相关功能硬件
      • 体积小、重量轻、可靠性高
    • 典型产品: ARM、MIPS、POWER PC系列
  • 嵌入式数字信号处理器DSP 16:25
    • 专用领域: 信号处理
    • 技术特点:
      • 采用哈佛结构
      • 流水线处理
      • 处理速度比CPU快10-50倍
    • 应用场景: 数字滤波、FFT、谱分析等
  • 嵌入式片上系统SOC 17:57
    • 集成特点:
      • 软硬件无缝结合
      • 片内嵌入操作系统代码
      • 完整系统集成
    • 产品形态: 类似开发板，包含完整软硬件系统

3）多核处理器 18:54

• 两个或多个内核工作协调实现方式 22:00
  • 
  • SMP(对称多处理):
    • 相同内核执行相同任务
    • 处理性能接近双倍
  • AMP(非对称处理):
    • 不同内核执行不同功能
    • 软件协调分担计算任务
• 多核CPU的调度 23:39
  • 全局队列调度:
    • 单一全局任务队列
    • CPU利用率高
    • 需在CPU间切换任务
  • 局部队列调度:
    • 每个CPU维护独立队列
    • 无需CPU间切换
    • 可能出现负载不均

3. 应用案例 25:58

1）例题:嵌入式处理器分类

• 题目解析
  • MPU特点：在安全性和可靠性等方面进行增强，但错误在于说它适用于运算量较大的智能系统。实际上DSP才适合运算量大的场景，因为DSP比一般数字处理快几十倍。
  • MCU特点：典型代表是单片机，体积小使功耗和成本下降，这个描述正确。
  • DSP特点：对系统结构和指令进行特殊设计，专门适合数字信号处理，描述正确。
  • SOC特点：是专用目标的集成电路，包含完整系统和嵌入式软件全部内容，描述正确。
  • 答案：A选项错误
  • 记忆点：运算量大选DSP，集成度高选SOC，小型控制用MCU，安全增强是MPU

2）例题:多核处理器说法判断 27:15

• 题目解析
  • 功耗体积：多核处理器相比多芯片处理器确实能降低功耗和体积，A选项正确
  • 结构选择：SMP/BMP/AMP三种结构的选择既要考虑应用场景也要考虑硬件差异，B选项中"无需考虑硬件组成差异"的说法错误
  • 并行能力：多核处理器可同时执行多个进程，操作系统线程也能并行执行，C选项正确
  • 封装形式：是将多个独立处理器集成在一个芯片中，D选项正确
  • 答案：B选项不正确
  • 易错点：嵌入式系统中软硬件紧密联系，结构选择必须考虑硬件差异
  • 考点对比：多核处理器优势在于相比多芯片方案更省电紧凑，但内部结构选择需要综合考量

二、知识小结