### 嵌入式系统设计师考试笔记知识点梳理
#### 一、引言
本文档是对嵌入式系统设计师考试中的“嵌入式系统基础知识”部分的详细总结与解析。作者intq于2009年9月21日发布此笔记，旨在帮助备考者更好地理解和掌握相关知识点。笔记不仅概括了考试中的核心概念和技术要点，还提供了历年真题的分析，以加深读者对考试形式和题型的理解。
#### 二、考试概述
嵌入式系统设计师的考试通常分为两个部分：上午和下午。上午部分主要考察基础理论知识，通过选择题的形式检验考生对基本概念、重要原理和技术的掌握程度；下午部分则侧重于实践技能的考核，通常包括案例分析和编程题目等。
#### 三、知识点详解
##### 1. 嵌入式系统的定义
- **定义**：嵌入式系统是一种以特定应用为中心的专用计算机系统，其设计基础是计算机技术，具有可裁剪的软硬件特性，能够满足特定应用系统在功能、可靠性、成本、体积和功耗等方面的要求。
- **发展阶段**：经历了四个主要阶段：无操作系统阶段、简单操作系统阶段、实时操作系统阶段以及面向Internet阶段。
- **知识产权核（IP核）**：是一种具有知识产权的可重复使用的功能模块，用于构建系统芯片(SOC)。根据设计层次不同，IP核可分为软核、固核和硬核三种类型。
##### 2. 嵌入式系统的组成
- **硬件层**：主要包括嵌入式微处理器、存储器、通用设备接口和I/O接口等。其中，Cache是一种特殊的存储器，用于提高处理器的访问速度，减少主存访问延迟。
- **中间层**（硬件抽象层HAL或板级支持包BSP）：起到隔离系统上层软件与底层硬件的作用，使得上层软件开发者无需关心具体的硬件细节。BSP设计包括硬件初始化和设备驱动程序的编写。
- **系统软件层**：由实时操作系统(RTOS)、文件系统、图形用户界面(GUI)、网络系统和通用组件模块组成。RTOS是嵌入式应用软件开发的重要平台。
- **应用软件层**：主要包含基于实时操作系统开发的各种应用程序。
##### 3. 实时系统
- **定义**：实时系统能够在预定时间内完成既定任务，并对外部或内部事件作出及时响应。
- **分类**：根据任务时间需求的重要性，可以将实时系统分为硬实时系统和软实时系统。硬实时系统一旦错过时间约束将导致严重后果，如航天、军事领域；而软实时系统虽然也有时间限制，但偶尔违反这一限制不会产生严重影响，例如监控系统、实时信息采集系统等。
- **特点**：实时系统的主要特点是时间约束性、可预测性、可靠性和与外部环境的交互性。
- **任务约束**：包括时间约束、资源约束、执行顺序约束和性能约束。
##### 4. 实时系统的调度
- **定义**：实时系统的调度是指决定任务何时何地执行的过程。常见的调度策略包括抢占式调度和非抢占式调度。
- **抢占式调度**：通常采用优先级驱动的方式，如uCOS-II，其特点是实时性较好，响应速度快，能够确保高优先级任务得到及时处理。
- **非抢占式调度**：一旦任务开始执行，就不会被其他更高优先级的任务中断，直到该任务完成。
通过以上知识点的详细介绍，我们可以看出，嵌入式系统设计师考试注重考察考生对嵌入式系统基础知识的理解与掌握。为了顺利通过考试，考生需要深刻理解嵌入式系统的定义、组成部分、实时系统的特性和调度机制等相关概念，并能够灵活运用这些知识解决实际问题。
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