期末指北——嵌入式系统（feat. ChatGPT）
写在最前 ✍️
本文摘录了一些 《嵌入式系统》课程的 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，摊主进行审核。
教材版本：《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
B、系统模式
C、终止模式
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
【参考答案】 A
【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
【参考答案】 B
【ChatGPT 解析】
B、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
【参考答案】 C
【摊主解析】
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
【参考答案】 B
【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
【参考答案】 D
【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
【参考答案】 D
【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
【参考答案】 A
【摊主解析】
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：
可以看到，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
【参考答案】 B
【摊主解析】
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
【参考答案】 C
【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
B、系统模式
C、终止模式
D、中断模式
【参考答案】 A
【摊主解析】
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
【参考答案】 D
【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
【参考答案】 D
【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 #213、执行下面指令序列后，R1 寄存器的值是（ ）
MOV R1,#0x1000
LDR R0,[R1],#4A. 0x1000
B. 0x1004
C. 0x0FFC
D. 0x4
【参考答案】 B
【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
【参考答案】 C
【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
【参考答案】 A
【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
【参考答案】 D
【摊主解析】
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]!
【参考答案】 D
【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。
字 与 字节 换算公式：1 个字 = 2 个半字 = 4 个字节
本题需要存储一个字节的数据，所以选择 D
