昆明理工大學《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁昆明理工大學《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》

2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的．）1、嵌入式操作系統(tǒng)的調(diào)試工具對于開發(fā)和排錯非常重要。假設(shè)一個智能門鎖的嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，需要進行調(diào)試。以下關(guān)于調(diào)試工具的選擇和使用，哪一項是不正確的？（）A.可以使用在線調(diào)試器，實時查看系統(tǒng)的運行狀態(tài)和變量值B.打印輸出調(diào)試信息是一種簡單但有效的調(diào)試方法C.不需要對調(diào)試代碼進行優(yōu)化，以免影響系統(tǒng)性能D.調(diào)試工具的使用應該盡量減少對系統(tǒng)正常運行的影響2、在嵌入式系統(tǒng)的應用開發(fā)中，多任務調(diào)度是常見的需求。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要同時運行多個實時任務和非實時任務。以下關(guān)于任務調(diào)度的描述，哪一項是不正確的？（）A.實時任務通常具有更高的優(yōu)先級，以保證其在規(guī)定時間內(nèi)得到執(zhí)行B.非實時任務可以在實時任務空閑時獲得處理器資源C.任務調(diào)度算法只考慮任務的優(yōu)先級，不考慮任務的執(zhí)行時間和資源需求D.可以采用搶占式調(diào)度或非搶占式調(diào)度策略，根據(jù)系統(tǒng)需求進行選擇3、在嵌入式系統(tǒng)的存儲保護方面，需要防止非法訪問和數(shù)據(jù)破壞。假設(shè)一個多任務的嵌入式系統(tǒng)。以下關(guān)于存儲保護機制的描述，正確的是：（）A.不設(shè)置存儲保護，讓任務自由訪問系統(tǒng)內(nèi)存B.利用內(nèi)存管理單元（MMU）實現(xiàn)地址空間隔離和訪問權(quán)限控制C.存儲保護會增加系統(tǒng)開銷，應盡量避免使用D.嵌入式系統(tǒng)不需要存儲保護機制4、嵌入式操作系統(tǒng)的圖形用戶界面（GUI）設(shè)計需要考慮資源限制和用戶體驗。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備具有小尺寸的顯示屏和有限的處理能力。以下關(guān)于嵌入式GUI設(shè)計的描述，哪一項是錯誤的？（）A.應該選擇輕量級的GUI框架，以減少系統(tǒng)資源消耗B.圖形元素的設(shè)計應該簡潔明了，避免過于復雜的動畫和特效C.觸摸屏支持可以提高用戶交互的便利性，但會增加系統(tǒng)的復雜性和成本D.由于資源限制，嵌入式GUI無法實現(xiàn)與桌面操作系統(tǒng)相同水平的用戶體驗，因此無需關(guān)注用戶需求5、嵌入式操作系統(tǒng)的實時性能評估需要綜合考慮多個指標。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)用于實時控制應用。以下關(guān)于實時性能評估指標的描述，哪一項是不正確的？（）A.任務響應時間是指從任務請求到任務開始執(zhí)行的時間間隔B.任務切換時間是指從一個任務切換到另一個任務所需的時間C.系統(tǒng)吞吐量是指單位時間內(nèi)系統(tǒng)完成的任務數(shù)量，是評估實時性能的唯一重要指標D.資源利用率包括CPU利用率、內(nèi)存利用率等，也能反映系統(tǒng)的實時性能6、在嵌入式系統(tǒng)中，存儲設(shè)備的選擇需要綜合考慮性能、成本和可靠性等因素。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要頻繁讀寫數(shù)據(jù)，對存儲速度有較高要求，但成本預算有限。以下哪種存儲設(shè)備最為適合？（）A.機械硬盤B.固態(tài)硬盤C.閃存D.光盤7、在嵌入式系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的選擇需要考慮存儲介質(zhì)和系統(tǒng)需求。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備使用閃存作為存儲介質(zhì)。以下關(guān)于文件系統(tǒng)選擇的描述，正確的是：（）A.選擇傳統(tǒng)的FAT文件系統(tǒng)，因其廣泛支持且簡單易用B.使用專門為閃存優(yōu)化的文件系統(tǒng)，如JFFS2或UBIFS，以提高閃存的使用壽命和性能C.不使用文件系統(tǒng)，直接以原始數(shù)據(jù)方式存儲和訪問文件D.任何文件系統(tǒng)都可以在閃存上正常工作，無需特別選擇8、在嵌入式操作系統(tǒng)中，代碼的優(yōu)化對于提高系統(tǒng)性能至關(guān)重要。假設(shè)一個關(guān)鍵函數(shù)需要在有限的時間內(nèi)完成大量計算，為了提高其執(zhí)行效率，以下哪種優(yōu)化方法最為有效？（）A.算法改進B.代碼向量化C.減少函數(shù)調(diào)用D.以上方法綜合運用9、在嵌入式系統(tǒng)的存儲管理中，虛擬內(nèi)存機制的應用需要謹慎考慮。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的內(nèi)存資源有限。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存在嵌入式系統(tǒng)中的應用，哪一項是不正確的？（）A.虛擬內(nèi)存可以使嵌入式系統(tǒng)運行大于物理內(nèi)存的程序，但會增加系統(tǒng)的復雜性B.對于實時性要求高的嵌入式系統(tǒng)，使用虛擬內(nèi)存可能導致不可預測的響應時間C.如果嵌入式設(shè)備的存儲介質(zhì)讀寫速度快，可以廣泛使用虛擬內(nèi)存來擴展內(nèi)存空間D.在資源受限的嵌入式系統(tǒng)中，通常優(yōu)先考慮優(yōu)化物理內(nèi)存的使用，而不是依賴虛擬內(nèi)存10、嵌入式操作系統(tǒng)中的進程間通信（IPC）機制用于不同進程之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)調(diào)工作。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)中有多個進程需要協(xié)同完成一項任務，以下關(guān)于進程間通信的描述，哪一項是不準確的？（）A.管道是一種簡單的進程間通信方式，數(shù)據(jù)只能單向流動B.消息隊列可以實現(xiàn)進程間的異步通信，消息可以按照一定的優(yōu)先級進行處理C.共享內(nèi)存可以提供高效的進程間數(shù)據(jù)共享，但需要注意同步和互斥問題D.進程間通信只適用于同一種操作系統(tǒng)中的進程，不同操作系統(tǒng)之間的進程無法進行通信11、在嵌入式系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的選擇會影響系統(tǒng)的性能和存儲效率。假設(shè)一個手持式數(shù)據(jù)采集設(shè)備需要存儲大量的小文件。以下哪種文件系統(tǒng)可能是最合適的？（）A.FAT32文件系統(tǒng)，兼容性好，廣泛支持各種設(shè)備B.NTFS文件系統(tǒng)，具有高級的安全和權(quán)限管理功能C.EXT4文件系統(tǒng)，適合大容量存儲和高性能需求D.JFFS2文件系統(tǒng)，專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計，擅長處理小文件12、嵌入式系統(tǒng)的引導加載程序（Bootloader）的主要功能不包括（）A.初始化硬件B.加載內(nèi)核C.運行應用程序D.提供交互界面13、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)需要適應不同的存儲設(shè)備和應用需求。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備使用閃存作為存儲介質(zhì)。以下關(guān)于文件系統(tǒng)選擇的描述，哪一項是不準確的？（）A.FAT文件系統(tǒng)簡單易用，但在閃存上的磨損均衡處理不夠好，可能影響閃存壽命B.EXT文件系統(tǒng)功能強大，適用于大容量存儲設(shè)備，但對于資源受限的嵌入式設(shè)備可能過于復雜C.JFFS2文件系統(tǒng)專門為閃存設(shè)計，具有較好的磨損均衡和掉電保護機制D.任何一種文件系統(tǒng)都可以在所有類型的嵌入式存儲設(shè)備上使用，無需考慮其特點和限制14、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)對于數(shù)據(jù)的存儲和管理至關(guān)重要。假設(shè)有一個嵌入式設(shè)備，需要頻繁地讀寫小文件，并且對存儲介質(zhì)的空間利用率要求較高。以下哪種文件系統(tǒng)可能是最適合的選擇？（）A.FAT32B.NTFSC.ext4D.JFFS215、對于一個運行嵌入式操作系統(tǒng)的無人機飛行控制系統(tǒng)，需要對飛機的姿態(tài)、速度和位置等信息進行實時采集和處理，并根據(jù)控制算法生成控制指令。在這種高動態(tài)和實時性要求的場景下，以下哪種傳感器融合技術(shù)能夠提供更準確和可靠的狀態(tài)估計？（）A.簡單的加權(quán)平均融合B.基于卡爾曼濾波的融合C.不進行傳感器融合，單獨使用單個傳感器數(shù)據(jù)D.隨機選擇傳感器數(shù)據(jù)進行融合16、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，睡眠模式和待機模式的使用可以降低功耗。假設(shè)一個便攜式醫(yī)療設(shè)備在不使用時需要進入低功耗模式。以下關(guān)于睡眠模式和待機模式的描述，哪一項是不正確的？（）A.睡眠模式下，系統(tǒng)會保存當前狀態(tài)并關(guān)閉大部分硬件，功耗較低B.待機模式比睡眠模式功耗更低，但恢復時間更長C.可以根據(jù)設(shè)備的使用場景靈活選擇睡眠模式或待機模式D.進入睡眠模式或待機模式后，系統(tǒng)無法被喚醒17、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理對于系統(tǒng)性能和資源利用至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的內(nèi)存有限，需要高效地管理內(nèi)存。在這種情況下，以下哪種內(nèi)存管理技術(shù)可能最為適用？（）A.分頁式內(nèi)存管理，將內(nèi)存劃分為固定大小的頁面進行分配B.分段式內(nèi)存管理，根據(jù)程序的邏輯分段分配內(nèi)存C.動態(tài)內(nèi)存分配，在運行時根據(jù)需求分配和釋放內(nèi)存D.靜態(tài)內(nèi)存分配，在編譯時確定所有內(nèi)存的使用，避免運行時的分配開銷18、嵌入式操作系統(tǒng)中的引導加載程序（Bootloader）負責啟動系統(tǒng)。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)的Bootloader出現(xiàn)故障。以下關(guān)于Bootloader的描述，哪一項是不正確的？（）A.Bootloader可以從多種存儲介質(zhì)中加載操作系統(tǒng)內(nèi)核B.可以對Bootloader進行定制，以滿足特定的硬件和系統(tǒng)需求C.Bootloader的故障只能通過重新燒寫固件來解決，無法通過軟件修復D.良好的Bootloader設(shè)計應該具有錯誤恢復和升級功能19、嵌入式操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動開發(fā)是系統(tǒng)集成的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。假設(shè)要開發(fā)一個新的傳感器驅(qū)動。以下關(guān)于驅(qū)動開發(fā)的描述，正確的是：（）A.直接使用通用的傳感器驅(qū)動代碼，不進行任何修改B.深入了解傳感器的工作原理和通信協(xié)議，按照操作系統(tǒng)的驅(qū)動框架進行開發(fā)C.忽略設(shè)備的特性和操作系統(tǒng)的要求，自行設(shè)計驅(qū)動接口D.設(shè)備驅(qū)動開發(fā)與操作系統(tǒng)內(nèi)核無關(guān)，可以獨立完成20、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性的保證不僅取決于軟件，還與硬件密切相關(guān)。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)需要處理高速的外部事件，對響應時間的要求在微秒級別。為了滿足這種苛刻的實時性要求，以下哪種硬件和軟件的配合方式最為關(guān)鍵？（）A.高性能的CPU和簡單的操作系統(tǒng)B.專用的實時硬件和定制的操作系統(tǒng)C.通用的硬件平臺和復雜的操作系統(tǒng)D.低功耗的硬件和開源的操作系統(tǒng)二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋Wi-Fi協(xié)議棧和連接管理。2、（本題5分）簡述如何根據(jù)應用需求進行內(nèi)核配置。3、（本題5分）解釋如何增強嵌入式系統(tǒng)的可移植性。4、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的視頻處理技術(shù)包括哪些？5、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，如何優(yōu)化系統(tǒng)的啟動時間？三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個任務優(yōu)先級動態(tài)調(diào)整機制。2、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用語音識別模塊進行語音控制。3、（本題5分）設(shè)計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的任務間數(shù)據(jù)共享程序。4、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)一個RTC時鐘的時鐘同步程序。5、（本題5分）編寫代碼，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的位移異常檢測程序。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）分析嵌入式操