Name: ES2 Klausur Thema: ARM Name: Punkte: Note:

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Käthe Straub
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1 Name: Punkte: Note: Hinweise für das Lösen der Aufgaben: Zeit: 75 min. Name nicht vergessen! Geben Sie alle Blätter ab. Die Reihenfolge der Aufgaben ist unabhängig vom Schwierigkeitsgrad. Erlaubte Hilfsmittel sind Taschenrechner und Vorlesungsfolien. Nicht erlaubt ist die Nutzung fremder Hilfsmittel, sowie die gemeinsame Nutzung von Hilfsmitteln. Der Lösungsweg muss klar ersichtlich und eindeutig nachvollziehbar sein. Eine gut dokumentierte Lösung erlaubt es, auch Teilschritte zu bewerten. Jede Aufgabe hat einen Bewertungsrahmen, für den Sie in Klammern[] die maximal erreichbare Punktzahl ersehen. Wo nicht anders erwähnt, lässt sich jede Teilaufgabe unabhängig lösen. Bitte achten Sie auf eine saubere Form. Nicht leserliches kann nicht bewertet werden

2 Aufgabe2: Register [4] Beschreiben sie die ARM7 Register Einträge nach Rückkehr aus der FIQ Routine in den User Mode. Der Stackpointer hatte vor Eintritt in den Fast Interrupt den Wert 0x00c0000, R4 hatte den Wert 0x und R12 0x Die Register wurden bei Eintritt in die FIQ Routine nicht gesichert. Zustand in der letzten Assemblerzeile der Abort Routine Erste Assemblerzeile nach Rückkehr ins Hauptprogramm R4 0x R12 0x Stack Pointer (R13) 0x000a0000 Link Register (R14) 0x PC(R15) 0x c CPSR FIQ Mode SPSR User R4 0x R12 0x Stack Pointer (R13) 0x00c00000 Link Register (R14) irrelevant PC(R15) 0x008000FC CPSR User Mode SPSR irrelevant - 2 -

3 Aufgabe3: Exceptiontabelle [4] In der Exception Vector Tabelle des ARM7 finden sie folgende Werte vor: Speicher Adresse 0x c LDR, PC, #0x x LDR, PC, # - 0x x NOP 0x LDR, PC, #0x x c LDR, PC, #0x x LDR, PC, #0x x LDR, PC, #0x x LDR PC, #0x Bemerkung #0x bedeutet direkter Wert (Immediate) a) Von welcher Adresse wird die erste Zeile des vom Anwender geschriebenen Assemblercodes eingelesen (kein Betriebssystem vorausgesetzt). [1] 0x100 b) An welcher Adresse befindet sich die erste Assembleranweisung der Fast Interrupt Routine.[1/2] 0x c) An welcher Adresse befindet sich die erste Assembleranweisung des Undefined Instruktion Handlers.[1/2] 0x d) An welcher Adresse befindet sich das Vektor Adress Register des Interrupt Controllers (es handelt sich hier nicht um einen NXP LPC).[2] 0xFFFFF

4 Aufgabe 4: Interrupts [6] a) Wozu eignet sich der FIQ Interrupt besonders gut?[1] Schnelle Interrupts Kann IRQs unterbrechen Für I/O Interrupt b) Warum macht es keinen Sinn mehr als eine Fast Interrupt Quelle zu haben.[1] Die Fast Interrupt Routine müsste den Interrupt pollen, da kein Vectored Interrupt möglich. Da nicht beide gleichzeitig ausgeführt werden können müsste ein Interrupt auf den anderen warten c) Compiler nutzen innerhalb von Fast Interrupt Routinen vorzugsweise die Register R7- R12. Welcher Vorteil ergibt sich dadurch?[1] Diese Register müssen nicht abgespeichert werden, da der Interrupt Modus eigene Register hat d) Was passiert, wenn während der Ausführung einer IRQ Interrupt Routine ein FIQ Interrupt eintritt? Wird er ausgeführt, wenn ja warum?[1] FIQ ist während IRQ immer noch aktiv. Die IRQ Routine wird unterbrochen und es wird ein Fast Interrupt ausgeführt e) Was passiert wenn während der Ausführung einer FIQ Interrupt Routine ein IRQ Interrupt eintritt? Wird er ausgeführt, wenn ja warum?[1] Während FIQ Routinen sind IRQs blockiert Die IRQ Routine wird erst nach Beendung der FIQ Routine ausgeführt. f) Beschreiben sie was mit dem Inhalt von R15 (PC) und dem Inhalt des CPSR geschieht, wenn ein IRQ eintritt?[1] R15 wird in das R14_IRQ(LR) und CPSR in den SPSR_IRQ geschoben - 4 -

Aufgabe 5: Vectored Interrupt Controller [4] Mit der nachfolgend gezeigten Initialisierungsroutine soll der Timer0 den Interrupt timer0_int und UART0 den Interrupt uart0_int auslösen.

[4] VICIntEnable =0x00000000; VICVectAddr4=(unsigned long) uart0_int; # Interrupt Vector wird Slot2 zugewiesen VICVectAddr3=(unsigned long) uart0_int; # Interrupt Vector wird Slot3

5 Aufgabe 5: Vectored Interrupt Controller [4] Mit der nachfolgend gezeigten Initialisierungsroutine soll der Timer0 den Interrupt timer0_int und UART0 den Interrupt uart0_int auslösen. Trotzdem wird keiner der Interrupts ausgelöst. Korrigieren sie die Fehler. [4] VICIntEnable =0x ; VICVectAddr4=(unsigned long) uart0_int; # Interrupt Vector wird Slot2 zugewiesen VICVectAddr3=(unsigned long) uart0_int; # Interrupt Vector wird Slot3 zugewiesen VICVectCntl2 = 0x ; VICVectCntl3 = 0x ; VICIntEnable =0x ; VICVectAddr4=(unsigned long) timer0_int; # Interrupt Vector wird Slot2 zugewiesen VICVectAddr3=(unsigned long) uart0_int; # Interrupt Vector wird Slot3 zugewiesen VICVectCntl2 = 0x ; VICVectCntl3 = 0x ; - 5 -

6 Aufgabe 6: ARM Instruction Set [6] MOV <dest>,<strc> MOVS MOVNE MOVEQ Zero Flag Schiebe Daten von Source nach Destination Aktualisiere Condition Flags bei MOV Führe Befehl aus wenn Zero Condition Flag gelöscht Führe Befehl aus wenn Zero Condition Flag gesetzt 1 wenn Registerinhalt Null Die Assembler Mnemonics können beliebig kombiniert werden. Füllen Sie die leeren Kästen mit dem entsprechenden Werten, die sich nach jeder Befehlszeile ergeben, aus. R0 R1 R2 R3 Zero Flag MOVS R0, R1 0x x x x MOVNES R0, R2 0x x x x MOVEQ R0, R3 0x x x x a) Was ist der Vorteil der MOVEQ Befehls gegenüber einem Branch?[2] Beim MOVEQ benötigt es keinen Branch bei dem Register gespeichert und die Pipeline gespült wird b) Unter welchen Umständen ist ein Branch besser als ein bedingter Befehl?[2] Wenn viele bedingte Befehle hintereinander stehen, kann es sein das nur NOPs ausgeführt werden, dann ist ein Branch effizienter c) Die Ausführung des Befehls 0x1000 LDR R0, [PC,#8] veranlasst, dass der Wert 8 zum Programmzähler dazu addiert und in R0 geladen wird. Man würde erwarten, dass nach Ausführung dieser Zeile sich in R0 der Wert 0x1008 befinden würde. Was für ein Wert befindet sich aber tatsächlich in R0 nach Ausführung des Befehls und warum?[2] 0x1010, da zum Zeitpunkt der Pipelineausführung der PC wegen der Instructionpipeline schon 2 weitere Befehle gefetcht hat

Aufgabe 9: Bootloader [7] Adresse 0x0000001c 0x00000018 0x00000014 0x00000010 0x0000000c 0x00000008 0x00000004 0x00000000 Exception FIQ IRQ Programm Signature Data Abort Prefetch Abort Software

7 Aufgabe 9: Bootloader [7] Adresse 0x c 0x x x x c 0x x x Exception FIQ IRQ Programm Signature Data Abort Prefetch Abort Software Interrupt Undefined Instruction Reset Gezeigt ist das Memory Map Register eines ARM controllers mit Flash. Beantworten Sie dazu folgende Fragen: a) Welche Möglichkeiten eröffnet das MAP Register für den Programmierer.[2] Vector Tabelle enthält Einsprungpunkte in Exceptions (Reset) und Interrupts, mit Ihr kann bestimmt werden wo das Programm abläuft also Flash, SRAM Externer Speicher Wählt den Speicher, in dem das Anwenderprogram läuft Tabelle und Programm kann momentan in SRAM umgeleitet werden, während Flash upgedatet wird. b) Die Exception Vektor Tabelle enthält ein Feld mit dem Namen Programm Signature. Wozu dient diese Signatur?[1] Um zu erkennen, ob sinnvoller Code im Flash geladen ist. c) Welches Programm benutzt den Signatureintrag und zu welchem Zeitpunkt?[2] Der Bootloader, sofort nach Reset. d) Beschreiben Sie was passiert, wenn die Signatur nicht dem erwarteten Wert entspricht?[2] Der Flashloader wird über den UART gestartet

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9 Aufgabe 10: Externe Speicher Schnittstelle [6] Gegeben ist ein 32-bit EBI Bus. Zeigen Sie die Byte Enable Signale für die verlangten Zugriffe. Bei Zugriffen kleiner als 32-bit soll nur die notwendige Bank angesteuert werden (Little Endian). Füllen Sie eine 1 ein, wenn eine Byte Bank geschrieben werden soll und eine 0 wenn diese nicht verändert werden soll. [3] Zugriff Adresse Byte Enable Byte Enable Byte Enable Byte Enable bit 0x bit 0x bit 0x bit 0x bit 0x bit 0x bit 0x Schliessen Sie im Schaltplan unten Addressen und Bank Enable Leitungen richtig an. [3] RAM0 ARM A7 A6 A5 A4 A3 D D D15..8 WE RAM1 WE RAM2 WE_byte3 WE_byte2 WE_byte1 WE_byte0 WE RAM3 WE - 9 -

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