滿滿干貨，每一道題都是經(jīng)典！??！

此部分不只包含面經(jīng)內(nèi)容,均是實(shí)戰(zhàn)類型不必全文背誦,有思路即可

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1.4K空間其實(shí)可以存放很多int類型的數(shù)據(jù)的，第一個(gè)頁表項(xiàng)占了一個(gè)int類型的一個(gè)空間，他怎么找到第二級頁表的首地址？4K中存放了1024個(gè)地址，怎么找到某一個(gè)就是我想要找的那個(gè)二級頁？

整個(gè)問題圍繞的就是內(nèi)存管理的頁表,理解頁表結(jié)構(gòu)就可以回答這個(gè)問題.

知識點(diǎn):

1?.頁表存儲結(jié)構(gòu)

1. 頁大小為4KB，每個(gè)頁表項(xiàng)占用4字節(jié)，因此單個(gè)頁表最多可存儲 （4KB ÷ 4B = 1024）?12。

2.虛擬地址轉(zhuǎn)物理地址過程

虛擬地址被劃分為多個(gè)字段。例如：一級頁表索引（占10位，可尋址1024項(xiàng)）二級頁表索引（同樣占10位）頁內(nèi)偏移（占12位，對應(yīng)4KB頁大?。?/p>

程序邏輯地址 → 分段轉(zhuǎn)換 → 虛擬地址（線性地址） → 分頁轉(zhuǎn)換 → 物理地址

三級頁表轉(zhuǎn)換方法：（兩步）

（1）邏輯地址轉(zhuǎn)線性地址：段起始地址+段內(nèi)偏移地址=線性地址

（2）線性地址轉(zhuǎn)物理地址：

每一個(gè)32位的線性地址被劃分為三部分：頁目錄索引（10位）、頁表索引（10位）、頁內(nèi)偏移（12位）

• 從cr3中取出進(jìn)程的頁目錄地址（操作系統(tǒng)調(diào)用進(jìn)程時(shí)，這個(gè)地址被裝入寄存器中）
• 頁目錄地址 + 頁目錄索引 = 頁表地址
• 頁表地址 + 頁表索引 = 頁地址
• 頁地址 + 頁內(nèi)偏移 = 物理地址

舉例

頁目錄物理基地址存儲在CR3寄存器中（如0x1000）

虛擬地址為0x12345678（32位）

頁目錄索引=0x48，頁表索引=0x167，頁內(nèi)偏移=0x678?

1.定位一級頁表項(xiàng)

• 頁目錄索引=高10位：0x12345678 >> 22 = 0x48
• 計(jì)算條目地址：CR3基址 + 索引×4 = 0x1000 + 0x48×4 = 0x1120
• 讀取該地址內(nèi)容（如0x3000），此為二級頁表物理基地址?

2.?定位二級頁表項(xiàng)

• 頁表索引=中間10位：(0x12345678 >> 12) & 0x3FF = 0x167
• 計(jì)算條目地址：二級頁表基址 + 索引×4 = 0x3000 + 0x167×4 = 0x35BC
• 讀取該地址內(nèi)容（如0x8000），此為物理頁框基地址?

這里的頁面大小 是4kb(2^12),所以頁地址 = PFN × 頁面大小

• 頁地址 = PFN × 頁面大小 =0x8000 <<12 = 0x8000000

3.計(jì)算最終物理地址

• 物理地址=頁地址 +偏移(0x678) =0x8000678?

2.中斷為什么不能用互斥鎖？一定要用鎖用什么鎖

知識點(diǎn):

互斥鎖的特點(diǎn)

一、基本使用過程

1. 互斥鎖的加鎖、解鎖操作是原子性的，保證執(zhí)行過程中不會被其他線程中斷?。同一時(shí)刻僅有一個(gè)線程能持有鎖，其他線程必須等待鎖釋放后才能獲取?。
2. 若鎖已被占用，請求線程會被掛起并進(jìn)入阻塞狀態(tài)，不占用CPU資源，直到鎖被釋放后喚醒?。
3. 通過對臨界區(qū)的互斥訪問，防止多個(gè)線程同時(shí)修改共享資源導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致?。

二、功能特性

1. 鎖必須由持有線程主動釋放，其他線程不可強(qiáng)制剝奪或越權(quán)操作?。
2. 某些互斥鎖允許同一線程多次獲取同一把鎖（需解鎖次數(shù)與加鎖次數(shù)匹配）?。
3. 在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)蛢?yōu)先級線程持有鎖時(shí)，可臨時(shí)繼承高優(yōu)先級線程的優(yōu)先級，減少優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題的影響?。

中斷的特性

1. 中斷事件的發(fā)生不受程序控制，可隨時(shí)由硬件或軟件觸發(fā)（如外部設(shè)備請求或程序異常).
2. 中斷機(jī)制使系統(tǒng)能夠快速響應(yīng)緊急事件（如硬件故障、數(shù)據(jù)到達(dá)），立即暫停當(dāng)前任務(wù)并處理中斷請求?
3. 中斷的觸發(fā)與主程序執(zhí)行無關(guān)，可在任意時(shí)間點(diǎn)打斷當(dāng)前流程，無需等待其他任務(wù)完成?。

答案:

由上邊的中斷和互斥鎖的特性可以看到,互斥鎖在獲取失敗時(shí)會使線程進(jìn)入休眠狀態(tài)（阻塞等待）而中斷處理程序必須保持非阻塞、快速響應(yīng)的特性，休眠會導(dǎo)致中斷無法正常返回并引發(fā)死鎖或系統(tǒng)崩潰?。

總結(jié)一下如下:

1. 互斥鎖在獲取失敗時(shí)會觸發(fā)線程休眠（進(jìn)入阻塞狀態(tài)），但中斷處理程序運(yùn)行在中，沒有關(guān)聯(lián)的進(jìn)程或線程，無法保存休眠所需的執(zhí)行現(xiàn)場（如棧、調(diào)度狀態(tài)），強(qiáng)行休眠會導(dǎo)致內(nèi)核狀態(tài)不一致或系統(tǒng)崩潰?。
2. 中斷處理程序必須快速完成并退出，休眠會破壞實(shí)時(shí)性要求，可能導(dǎo)致后續(xù)中斷無法響應(yīng)或引發(fā)死鎖?
3. 互斥鎖要求“哪個(gè)線程申請，就由哪個(gè)線程釋放”，而中斷上下文不綁定任何線程，釋放鎖的操作可能無法完成，導(dǎo)致資源永久占用?

替代方案:自旋鎖

自旋鎖原理：通過忙等待（循環(huán)檢查鎖狀態(tài)）避免線程休眠，確保中斷處理程序快速完成?。

只要中斷中不讓線程休眠就可以正常使用鎖。

3.如何通過代碼降低嵌入式系統(tǒng)功耗

1.低功耗模式(現(xiàn)有)

大部分的設(shè)備或者現(xiàn)有是有一些低功耗模式。

1.空閑時(shí)進(jìn)入WFI/WFE模式

在空閑任務(wù)中循環(huán)執(zhí)行__wfi()或__wfe()指令，關(guān)閉CPU時(shí)鐘以消除動態(tài)功耗?

void OS_Idle(void) { 
    for (;;) { 
        __wfi(); 
    } 
}

2.?啟用Tickless模式

在操作系統(tǒng)中配置Tickless模式，通過動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)時(shí)鐘中斷間隔，減少不必要的喚醒次數(shù)?25。例如FreeRTOS中可通過configUSE_TICKLESS_IDLE宏實(shí)現(xiàn)。

2.關(guān)閉沒用的硬件資源損耗

?1.外設(shè)時(shí)鐘管理

在初始化階段僅開啟必要外設(shè)的時(shí)鐘，閑置外設(shè)通過寄存器操作關(guān)閉時(shí)鐘源?。例如STM32中調(diào)用__HAL_RCC_GPIOA_CLK_DISABLE()。

?2.中斷驅(qū)動替代輪詢

避免使用while(NAND_FLASH_BUSY);類阻塞代碼，改用硬件就緒信號觸發(fā)中斷，或在循環(huán)中添加延遲（如OS_TASK_Delay_us(30)）?。

4.STM32的啟動過程，如果從FLASH啟動，為什么是0x08000000？

我以STM32F103ZE的空間地址映射去看一下,可以看到0x08000000 是位于代碼區(qū)

首先我們要分清楚一個(gè)概念,那就是STM32 單片機(jī)跟arm的聯(lián)系,例如STM32系列大多數(shù)使用ARM的Cortex-M3的內(nèi)核,所以STM32也是基于ARM定下的規(guī)矩去運(yùn)行。

那么這里我們指導(dǎo)Cortex-M3定下的規(guī)矩是從0地址啟動，SMT32當(dāng)然不能破壞ARM定下的“規(guī)矩”,那為什么STM32還可以從0x08000000去啟動,講道理STM32不應(yīng)該按照Cortex M3的規(guī)矩從0開始啟動嗎,現(xiàn)在FLash 可是從0x08000000啟動。

那我們先了解一個(gè)概念什么是重映射。

什么是STM32的重映射

那么我們先看一下 STM32的自舉模式看一下這三種的區(qū)別。

可以從表上看出來,當(dāng)你用Flash啟動的時(shí)候,你的代碼段地址會映射到Flash區(qū)然后從Flash啟動。因?yàn)槲覀兤綍r(shí)用的最多的就是從Flash去啟動stm32 所以我這里以Flash舉例去看一下什么是重映射。

可以從下圖看到 如果 BOOT1 =X BOOT0=0 那么

實(shí)際上就是 從0x00000000-0x001FFFFF 運(yùn)行的時(shí)候 從 0x08000000-0x081FFFFF（1MB） 讀取代碼,這就是重映射,然后這樣就遵循了Cortex-M內(nèi)核的啟動規(guī)則。

提出問題:既然設(shè)置到0x0800 0000這么麻煩，為什么不直接使用0x0000 0000？

1. 這是因?yàn)镾TM32不僅可以從內(nèi)部Flash啟動，還可以從系統(tǒng)存儲器（可以實(shí)現(xiàn)串口ISP，USB DFU等程序下載方式，這個(gè)程序是ST固化好的程序代碼）和從內(nèi)部SRAM啟動，
2. 我們將內(nèi)部Flash安排到0x0000 0000顯然是不行的。這樣會導(dǎo)致系統(tǒng)存儲器或者內(nèi)部SRAM無法重映射到0x0000 0000了。

5.程序大小超出flash存儲，有什么優(yōu)化方法？

一、代碼層面優(yōu)化

優(yōu)化變量和一些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

1. 盡可能選用最小數(shù)據(jù)類型（如uint