嵌入式系统设计大学教程 - 习题与解答(3)

32位的定长指令相比较，代码密度可以提高约30%。 ? 条件执行——只有当某个特定条件满足时指令才会被执行。这个特性可以减少分支指令的数目，从而改善性能，提高代码密度。

3、ARM体系结构发展过程中，主要有哪些变种，对各变种做简要介绍。（P49~50）

答：我们将在ARM体系中增加的某些特定功能称为ARM体系的某种变种（variant），下面介绍ARM体系的一些变种形式。 （1）Thumb指令集（T变种）

Thumb指令集是将ARM指令集的一个子集重新编码而形成的一个指令集。ARM指令长度为32位，Thumb指令长度为16位。这样，使用Thumb指令集可以得到密度更高的代码，这对于需要严格控制产品成本的设计非常有意义。 （2）长乘法指令（M变种）

M变种增加了两条用于进行长乘法操作的ARM指令：其中一条指令用于实现32位整数乘以32位整数，生成64位整数的长乘法操作，另一条指令用于实现32位整数乘以32位整数，然后再加上32位整数，生成64位整数的长乘加操作。 （3）增强型DSP指令（E变种）

E变种包含了一些附加的指令，这些指令用于增强处理器对一些典型DSP算法的处理性能，主要包括：几条新的实现16位数据乘法

和乘加操作的指令，实现饱和的带符号数的加减法操作的指令。 （4）Java加速器Jazelle（J变种）

ARM的Jazelle技术将Java的优势和先进的32位RISC芯片完美地结合在一起。Jazelle技术提供了Java加速功能，可以得到比普通Java虚拟机高得多的性能。与普通的Java虚拟机相比，Jazelle使Java代码运行速度提高了3倍，而功耗降低了80%。

Jazelle技术使得程序员可以在一个单独的处理器上同时运行Java应用程序、已经建立好的操作系统、中间件以及其他应用程序。与使用协处理器和双处理器相比，使用单独的处理器可以在提供高性能的同时，保证低功耗和低成本。

（5）ARM媒体功能扩展（SIMD变种）

SIMD变种的主要特点是：可以同时进行两个16位操作数或者4个8位操作数的运算，提供了小数算术运算，用户可以定义饱和运算的模式，两套16位操作数的乘加/乘减运算，32位乘以32位的小数MAC，同时8位/16位选择操作。

4、ARM体系结构版本的命名规则有哪些？简单说明ARM7TDMI的含义。（P50）

答：ARM产品通常以ARM[x][y][z][T][D][M][I][E][J][F][-S]形式出现。ARM体系结构的命令规则中这些后缀的具体含义见表3-2。ARM7TDMI的含义即ARM7内核，增加了Thumb指令集（T变种）、JTAG调试器、长乘法指令（M变种）和嵌入式跟踪宏单元的功能。

5、列举目前常用的ARM微处理器的型号及功能特点。（P51~53）

答：ARM微处理器目前包括下面几个系列，以及其它厂商基于ARM体系结构的处理器，除了具有ARM体系结构的共同特点以外，每一个系列的ARM微处理器都有各自的特点和应用领域。 ? ARM7系列 ? ARM9系列 ? ARM9E系列 ? ARM10E系列 ? ARM11系列 ? SecurCore系列 ? Inter的Xscale ? Inter的StrongARM

其中，ARM7、ARM9、ARM9E和ARM10E为4个通用处理器系列，每一个系列提供一套相对独特的性能来满足不同应用领域的需求。SecurCore系列专门为安全要求较高的应用而设计。

6、比较ARM9与ARM7处理器的性能特点，试说明它们有何异同。（P55~56）

答：ARM7提供了非常好的性能－功耗比，它包含了Thumb指令集快速乘法指令和ICE调试技术的内核。ARM9处理器通过全新的设计，采用了更多的晶体管，能够达到两倍以上于ARM7处理器的

处理能力。ARM7内核是0.9MIPS/MHz的三级流水线和冯·诺伊曼结构，而ARM9内核是5级流水线，提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。 从ARM7到ARM9的性能提升还来源于存储器读写指令——load和store，以及互锁技术的应用。

7、简单介绍OMAP5912微处理器的特点和功能。（P59~60） 答：OMAP5912处理器是OMAP1510系列的一个分支，是由TI应用最为广泛的TMS320C55X DSP内核与低功耗、高性能的ARM926EJ-S微处理器组成的双核应用处理器，这两个内核通过一种专用的处理器内部通信机制相连接。OMAP5912的结构如图3-10所示。C55x系列可提供对低功耗应用的实时多媒体处理的支持；ARM926可满足控制和接口方面的处理需要。基于双核结构，OMAP5912具有极强的运算能力和极低的功耗，一方面，产品性能高、省电；另一方面，同其它OMAP处理器一样，采用开放式、易于开发的软件设施，支持广泛的操作系统，如Linux、Windows、WinCE、Nucleus、Palm OS、VxWorks等。可以通过API及用户熟悉且易于使用的工具优化其应用程序。

OMAP5912处理器的目标应用是： ? 需要密集信号处理的设备 ? 通讯终端 ? WAN 802.11X ? BlueTooth

? GSM，GPRS，EDGE ? CDMA

? 视频和图像处理（MPEG4，JPEG，Windows Media Video，etc.） ? 高级语言处理应用（text-to-speech，speech recognition） ? 音频处理（MPEG-1 Audio Layer3 [MP3]，AMR，WMA，AAC，及其它GSM Speech Codecs） ? 图形和视频加速 ? 数据处理

8、常用的OMAP5912开发工具有哪些？（P60~61） 答：常用的OMAP5912开发工具有： （1）OMAP5912 Starter Kit （OSK）

Omap5912基本板，提供了完成设计与测试过程所需的所有软件，这包括一系列主板专用库、芯片专用库以及一套针对OMAP5912 Linux内核的Linux开发工具。

（2）MU-Q-VGA LCD Module for OMAP5912 OSK的LCD扩充套件，提供了LCD触摸屏。 （3）Accelerator Program for OMAP5912

针对omap5912OSK的Linux和WinCE 4.2 BSP和驱动程序软件包，方便易用，支持很多设备和扩展模块，如LCD、USB Client & Host、键盘、触摸屏、以太网、串口等设备。

（4）RAPID DEVELOPMENT KIT （RDK）

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