1.1 嵌入式系统概述
🔴 高频考点，选择题必考
什么是嵌入式系统？
通俗解释：嵌入式系统就是"藏在某个设备里的计算机"，它不是你平时用的通用电脑，而是专门为某个特定任务设计的。
比如： - 电饭煲里的控制芯片 → 嵌入式系统 - 路由器里的处理器 → 嵌入式系统 - 手机里的处理器 → 嵌入式系统 - 巨型机（超级计算机） → ❌ 不是嵌入式系统
必考选择题
问：下列哪个不属于嵌入式系统？ - A) 电饭煲 B) 路由器 C) 巨型机 D) POS机
答：C 巨型机是通用计算机，不是嵌入式系统。
嵌入式系统的特点
记住这几个关键词：
| 特点 | 说明 |
|---|---|
| 专用性 | 只做特定的事情，不像电脑能干啥都行 |
| 实时性 | 必须在规定时间内完成任务（如ABS刹车系统） |
| 低功耗 | 很多嵌入式设备靠电池运行，省电很重要 |
| 资源受限 | 内存小、存储少，CPU性能也比PC弱 |
| 可靠性 | 工业设备、医疗设备要求极高稳定性 |
嵌入式系统的分类
按照功能和处理器性能，大致分为：
- 微控制器（MCU） — 最常见，单芯片集成全部硬件，如Arduino用的芯片
-
8位MCU已经很少了，但不是"已基本淘汰"（题目说"8位已基本淘汰"是错误说法）
-
微处理器（MPU） — 只有CPU，外设单独接，处理能力强，如手机处理器
-
DSP（数字信号处理器） — 专门处理音视频信号
-
SoC（片上系统） — 把CPU、内存、外设都集成在一个芯片上
常见错误说法
- ❌ "微控制器（MCU）的8位产品已基本淘汰" → 错误，8位MCU在简单控制中仍大量使用
- ❌ "SoC芯片中只有一个CPU或DSP" → 错误，SoC可以包含多个核心
嵌入式处理器按体系结构分类
选择题高频
- 按体系结构分 → CISC（复杂指令集）和 RISC（精简指令集）
- 按存储结构分 → 冯诺依曼结构（程序和数据共享内存）和哈佛结构（程序和数据分开存储）
- ARM属于 RISC 架构
- ARM 大多数使用哈佛结构，但不是全部！
错误说法："按体系结构可分为RISC和哈佛结构" → 这个说法混淆了两种分类方式！
嵌入式CPU的特点
选择题考点
嵌入式系统CPU的特点： - ✅ 支持实时处理 - ✅ 低功耗 - ✅ 集成了测试电路（JTAG） - ❌ 字长不一定在16位以下（ARM是32位，现代嵌入式也有64位）
所以"字长在16位以下"是错误说法，选C。
嵌入式系统的应用举例
数码相机的工作原理（常考）： - 前端：光学镜头 + 图像传感器（负责采集图像） - 后端：嵌入式DSP芯片（负责图像处理、压缩） - 高端数码相机配有实时操作系统和图像处理软件 - 不是"必须用32位/64位处理器"做操作控制（低端相机用微控制器也行）
考试要点
数码相机题中，"必需采用32位/64位处理器负责操作控制"是错误说法（选C）。
真题演练
以下是NCRE三级嵌入式真题中与本节相关的典型考题：
1. 与个人计算机（PC）相比，嵌入式系统具有许多不同的特点。下面不属于嵌入式系统特点的是（ ）。
- A）嵌入式系统不需要操作系统
- B）嵌入式系统大多面向控制应用，系统的可靠性十分重要
- C）嵌入式系统大多具有不同程度的实时性
- D）许多嵌入式系统中的软件都固化在只读存储器中
答案解析
答：A 广义上讲，凡是带有微处理器的专用软硬件系统都可称为嵌入式系统。狭义上讲，嵌入式系统强调那些使用嵌入式微处理器构成的具有自己的操作系统和特定功能、用于特定场合的独立系统。高端嵌入式系统（如智能手机）是需要操作系统的，"不需要操作系统"的说法过于绝对，故A错误。
2. 数码相机是一种典型的嵌入式系统，下面有关其软硬件组成的叙述中错误的是（ ）。
- A）它由硬件和软件两部分组成
- B）硬件部分既包括CPU，也包括存储器和输入/输出
- C）使用闪存卡（如CF卡、SD卡等）作为内存，用于存储所运行的软件
- D）软件部分既包括操作系统，也包括应用软件
答案解析
答：C 数码相机使用的闪存卡主要是用来存储照片（即数据），而不是用来存储系统软件。系统软件通常固化在芯片内部的ROM/Flash中。
3. 按照嵌入式系统的技术复杂程度进行分类，下面关于高端嵌入式系统特性的叙述中错误的是（ ）。
- A）其硬件的核心大多是32位/64位处理器
- B）操作系统功能齐全，大多使用Windows系统
- C）应用软件可更新和扩展
- D）智能手机、路由器等产品中使用的大多是高端嵌入式系统
答案解析
答：B 高端嵌入式系统使用的操作系统包括嵌入式Linux、Android、iOS、VxWorks等嵌入式操作系统，而Windows是桌面操作系统，并非嵌入式操作系统。
4. 【填空题】ARM处理器采用的指令集结构是_，其中面向实时系统的嵌入式Cortex系列是_。
答案
答：RISC；ARM Cortex-R ARM处理器采用RISC（精简指令集）结构。Cortex系列中，Cortex-A面向高端应用，Cortex-R面向实时控制，Cortex-M面向微控制器。
5. 【填空题】嵌入式系统_的时候，所有的微处理器通常都从某个由CPU制造商预先安排的地址上取指令。例如，基于ARM920T核的微处理器从地址0x00000000取得它的第一条指令。CPU执行的第一条指令就是_程序中的第一条指令。
答案
答：加电（复位）；Bootloader（引导加载） 在嵌入式系统加电或复位时，微处理器从预设地址取第一条指令，该指令属于Bootloader程序，Bootloader负责完成系统初始化并引导操作系统启动。