【期末指北】嵌入式系统——选择题（feat. ChatGPT）

作者｜Rickyの水果摊

时间｜2023年2月20日

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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

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写在最后

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我们 下期再见。