武漢生物工程學院《嵌入式技術(shù)》2021-2022學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁武漢生物工程學院

《嵌入式技術(shù)》2021-2022學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、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、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一個關(guān)鍵部分。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要同時運行多個任務(wù)，且這些任務(wù)對內(nèi)存的需求各不相同。有的任務(wù)需要較大的連續(xù)內(nèi)存空間來處理大量數(shù)據(jù)，有的任務(wù)則只需要較小的內(nèi)存塊進行頻繁的讀寫操作。在這種情況下，以下哪種內(nèi)存管理策略更適合？（）A.固定分區(qū)分配，將內(nèi)存預(yù)先劃分為固定大小的分區(qū)B.動態(tài)分區(qū)分配，根據(jù)任務(wù)需求實時分配內(nèi)存C.分頁式內(nèi)存管理，將內(nèi)存劃分為固定大小的頁D.分段式內(nèi)存管理，根據(jù)程序的邏輯分段分配內(nèi)存2、嵌入式操作系統(tǒng)的中斷處理機制直接影響系統(tǒng)的響應(yīng)性能。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)需要實時響應(yīng)外部中斷事件。以下關(guān)于中斷處理的描述，正確的是：（）A.中斷處理程序應(yīng)盡量短小精悍，快速完成關(guān)鍵處理，將復雜操作放入后臺任務(wù)B.中斷處理程序可以執(zhí)行長時間的復雜計算，以一次性完成所有相關(guān)處理C.忽略中斷優(yōu)先級，按照接收順序依次處理中斷D.中斷處理完全由硬件負責，操作系統(tǒng)不參與3、當對嵌入式系統(tǒng)進行性能測試時，需要評估多個方面的指標。假設(shè)要測試一個嵌入式設(shè)備在處理不同負載情況下的響應(yīng)時間、資源利用率和功耗等。以下哪種測試工具和方法的組合最為有效？（）A.使用性能分析工具，如ProfilerB.進行壓力測試和基準測試C.人工觀察和記錄系統(tǒng)性能D.只測試部分功能，忽略整體性能4、當一個嵌入式操作系統(tǒng)需要支持實時多媒體處理，例如在移動設(shè)備上進行高清視頻播放和錄制，對系統(tǒng)的處理能力和實時性有很高的要求。以下哪種硬件架構(gòu)和技術(shù)的組合能夠更好地滿足這種需求？（）A.單核處理器搭配高速緩存B.多核處理器并采用并行處理技術(shù)C.專用的多媒體處理芯片D.降低系統(tǒng)時鐘頻率以減少功耗5、嵌入式操作系統(tǒng)的移植是將其應(yīng)用于不同硬件平臺的過程。假設(shè)需要將一個嵌入式操作系統(tǒng)移植到新的處理器架構(gòu)上。以下關(guān)于移植的描述，哪一項是不正確的？（）A.需要修改操作系統(tǒng)與硬件相關(guān)的部分，如驅(qū)動程序和中斷處理B.不同的處理器架構(gòu)可能需要重新編譯操作系統(tǒng)的內(nèi)核C.移植過程中只需要關(guān)注硬件的差異，操作系統(tǒng)的功能和接口不需要改變D.充分的測試和驗證是確保移植成功的關(guān)鍵步驟6、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(wù)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(wù)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(yīng)盡量避免使用D.嵌入式系統(tǒng)不需要存儲保護機制7、嵌入式操作系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性對于系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)運行在惡劣的環(huán)境中，可能會受到電磁干擾和溫度變化的影響。為了提高系統(tǒng)的可靠性，以下哪種措施可能是有效的？（）A.增加硬件冗余，如備用電源和存儲設(shè)備B.采用容錯算法，能夠在出現(xiàn)錯誤時自動恢復C.進行嚴格的軟件測試和驗證，確保代碼的質(zhì)量D.以上措施都可以提高系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下的可靠性8、在嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘（RTC）的應(yīng)用非常廣泛。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要根據(jù)精確的時間進行定時操作和事件觸發(fā)。為了保證時間的準確性和穩(wěn)定性，以下哪種實現(xiàn)方式最為合適？（）A.使用內(nèi)置的RTC模塊B.通過網(wǎng)絡(luò)獲取時間C.依靠軟件模擬RTC功能D.不使用實時時鐘，根據(jù)系統(tǒng)啟動時間計算9、在嵌入式操作系統(tǒng)中，以下哪種內(nèi)存分配方式速度較快但容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片？（）A.動態(tài)分配B.靜態(tài)分配C.堆分配D.棧分配10、當一個嵌入式操作系統(tǒng)需要與外部網(wǎng)絡(luò)進行通信，例如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上傳數(shù)據(jù)到云服務(wù)器，在網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定或帶寬有限的情況下，以下哪種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和技術(shù)更適合保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸？（）A.TCP協(xié)議，提供可靠的面向連接的傳輸B.UDP協(xié)議，快速但不可靠的傳輸C.HTTP協(xié)議，基于請求-響應(yīng)模式D.MQTT協(xié)議，專為低帶寬和不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)設(shè)計11、在一個嵌入式實時控制系統(tǒng)中，如機器人控制系統(tǒng)，需要對多個關(guān)節(jié)的運動進行精確同步控制。為了實現(xiàn)這一目標，以下哪種同步機制可能會被應(yīng)用？（）A.硬件定時器B.軟件定時器C.中斷同步D.以上都是12、嵌入式操作系統(tǒng)中的中斷處理機制對于系統(tǒng)的及時響應(yīng)和穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)正在執(zhí)行一個關(guān)鍵任務(wù)，此時發(fā)生了一個高優(yōu)先級的中斷。以下關(guān)于中斷處理的描述，正確的是：（）A.系統(tǒng)立即暫停當前任務(wù)，轉(zhuǎn)去處理中斷，中斷處理完成后返回原任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行B.系統(tǒng)先完成當前任務(wù)，再處理中斷，以保證任務(wù)的連續(xù)性C.系統(tǒng)根據(jù)中斷的優(yōu)先級決定是否暫停當前任務(wù)，如果優(yōu)先級低則忽略中斷D.系統(tǒng)拒絕所有中斷，直到當前任務(wù)完成，以防止任務(wù)被中斷干擾13、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要手段。假設(shè)一個嵌入式應(yīng)用程序在運行時存在性能瓶頸，需要進行優(yōu)化。以下哪種優(yōu)化方法可能最為有效？（）A.算法優(yōu)化，選擇更高效的算法來實現(xiàn)功能B.代碼精簡，去除不必要的代碼和注釋C.編譯器優(yōu)化選項的設(shè)置，讓編譯器自動優(yōu)化代碼D.以上方法結(jié)合使用，根據(jù)具體情況選擇合適的優(yōu)化策略14、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了滿足特定系統(tǒng)的需求。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)只需要支持基本的任務(wù)調(diào)度和內(nèi)存管理功能，以下關(guān)于內(nèi)核裁剪的描述，哪一項是不準確的？（）A.可以去除不必要的內(nèi)核模塊和功能，減小內(nèi)核體積B.內(nèi)核裁剪需要對操作系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有深入的了解C.裁剪后的內(nèi)核性能一定比完整內(nèi)核更高D.內(nèi)核裁剪需要在滿足系統(tǒng)需求的前提下進行，避免影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性15、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能交通系統(tǒng)中，如電子收費系統(tǒng)，需要保證數(shù)據(jù)的安全性和完整性。以下哪種加密和認證技術(shù)可能會被應(yīng)用？（）A.對稱加密B.非對稱加密C.數(shù)字簽名D.以上都是16、在嵌入式系統(tǒng)的安全方面，加密和認證技術(shù)是常用的手段。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要保護敏感數(shù)據(jù)的傳輸和存儲。以下關(guān)于安全技術(shù)的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用對稱加密算法如AES對數(shù)據(jù)進行加密，保證數(shù)據(jù)的保密性B.非對稱加密算法如RSA常用于數(shù)字簽名和密鑰交換C.加密和認證技術(shù)會增加系統(tǒng)的開銷，但可以通過優(yōu)化算法來降低影響D.只要使用了加密和認證技術(shù)，嵌入式系統(tǒng)就絕對安全，不會受到任何攻擊17、在一個嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)核的裁剪和定制是常見的操作。假設(shè)一個智能家電的控制系統(tǒng)，其功能相對簡單，不需要復雜的內(nèi)核功能，同時對系統(tǒng)的存儲空間和運行效率有較高要求。以下哪種內(nèi)核裁剪和定制的策略是最合適的？（）A.保留所有內(nèi)核功能，僅優(yōu)化內(nèi)核參數(shù)B.根據(jù)具體需求，刪除不必要的內(nèi)核模塊和功能C.只保留最基本的內(nèi)核功能，其他功能通過外部庫實現(xiàn)D.參考其他類似系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪方案，進行簡單修改18、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19、嵌入式操作系統(tǒng)的存儲管理需要考慮閃存的特性。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)使用閃存作為主要存儲設(shè)備。以下關(guān)于閃存管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.閃存具有有限的寫入次數(shù)，需要采用磨損均衡算法延長其使用壽命B.閃存的讀寫速度比傳統(tǒng)硬盤快，但價格相對較高C.可以使用閃存轉(zhuǎn)換層（FTL）來模擬傳統(tǒng)的塊設(shè)備接口，方便操作系統(tǒng)使用D.閃存不需要進行垃圾回收和壞塊管理，因為其可靠性很高20、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(yīng)該盡量減少對系統(tǒng)正常運行的影響二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述在嵌入式系統(tǒng)中如何進行高效的圖像壓縮和解壓縮。2、（本題5分）解釋基于工作負載和硬件特性的能耗分析。3、（本題5分）簡述如何在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)高效的中斷服務(wù)程序。4、（本題5分）解釋CPU時間片和內(nèi)存空間的預(yù)留策略。5、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的接口測試？三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度資源利用率分析程序。2、（本題5分）創(chuàng)建一個任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個電子秤的稱重和數(shù)據(jù)處理。3、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個LoRa擴頻因子調(diào)整程序。4、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個死鎖檢測和處理機制。5、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個中斷優(yōu)先級管理機制。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本