西南交通大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)原理與接口技術(shù)含實(shí)驗(yàn)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號錯寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁西南交通大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)原理與接口技術(shù)含實(shí)驗(yàn)》

2022-2023學(xué)年第一學(xué)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2分，共40分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動過程包括硬件初始化、引導(dǎo)加載程序和內(nèi)核啟動等階段。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)在啟動時出現(xiàn)故障。以下關(guān)于啟動過程的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.硬件初始化包括設(shè)置處理器的工作模式、初始化內(nèi)存控制器等B.引導(dǎo)加載程序負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)內(nèi)核加載到內(nèi)存中，并將控制權(quán)交給內(nèi)核C.內(nèi)核啟動后會進(jìn)行設(shè)備驅(qū)動的加載和系統(tǒng)配置的初始化D.一旦啟動過程出現(xiàn)故障，只能重新設(shè)計(jì)硬件來解決問題，無法通過軟件調(diào)試2、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(jìn)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(jìn)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(jì)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(dú)立完成3、在一個嵌入式工業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)中，如化工廠的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，需要對多種環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測和預(yù)警。為了提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，以下哪種容錯和故障診斷技術(shù)可能會被應(yīng)用？（）A.傳感器冗余B.自診斷算法C.故障預(yù)警機(jī)制D.以上都是4、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(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)用程序的運(yùn)行效率較低，需要進(jìn)行優(yōu)化。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以通過算法改進(jìn)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方式提高代碼的執(zhí)行效率B.優(yōu)化代碼時只需要考慮時間復(fù)雜度，不需要考慮空間復(fù)雜度C.對于關(guān)鍵代碼段，可以使用匯編語言編寫以提高執(zhí)行速度D.代碼優(yōu)化需要在不影響功能正確性的前提下進(jìn)行5、當(dāng)設(shè)計(jì)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的低功耗系統(tǒng)時，例如用于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程傳感器節(jié)點(diǎn)，其電源供應(yīng)有限，需要長時間依靠電池工作。在這種情況下，除了硬件層面的節(jié)能設(shè)計(jì)，操作系統(tǒng)層面也需要采取相應(yīng)的策略。以下哪種操作系統(tǒng)層面的節(jié)能策略最為有效？（）A.降低處理器的工作頻率B.動態(tài)關(guān)閉暫時不用的設(shè)備C.減少系統(tǒng)的任務(wù)切換次數(shù)D.采用簡單的任務(wù)調(diào)度算法，降低調(diào)度開銷6、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中，代碼的版本控制和管理是必不可少的。假設(shè)一個團(tuán)隊(duì)在開發(fā)一個復(fù)雜的嵌入式項(xiàng)目，需要多人協(xié)作，并且要跟蹤代碼的變更歷史。以下哪種版本控制系統(tǒng)和工作流程最為合適？（）A.使用Git，采用分支管理策略B.使用SVN，集中式管理代碼C.不使用版本控制，通過郵件交流代碼D.自行開發(fā)簡單的版本控制工具7、在嵌入式系統(tǒng)中，電源管理對于延長設(shè)備的電池壽命非常重要。假設(shè)一個便攜式嵌入式設(shè)備需要在不同的工作模式下保持低功耗。以下關(guān)于電源管理的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以通過動態(tài)調(diào)整處理器的頻率和電壓來降低功耗B.設(shè)備在待機(jī)模式下應(yīng)關(guān)閉不必要的硬件模塊以節(jié)省電量C.電源管理策略只需要考慮硬件的功耗特性，與軟件的運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)D.采用智能電源管理算法可以根據(jù)設(shè)備的使用情況自動調(diào)整電源模式8、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要在不同的硬件平臺上移植。假設(shè)一個嵌入式游戲系統(tǒng)需要從一種處理器架構(gòu)移植到另一種架構(gòu)。在移植過程中，以下哪項(xiàng)是最關(guān)鍵的？（）A.只需修改操作系統(tǒng)的內(nèi)核代碼，應(yīng)用程序無需改動B.重新編譯操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，并修改與硬件相關(guān)的代碼C.可以直接將原系統(tǒng)的二進(jìn)制文件在新平臺上運(yùn)行，無需任何修改D.移植過程主要取決于新平臺的性能，與原系統(tǒng)的架構(gòu)無關(guān)9、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)緩存可以提高文件訪問性能。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備頻繁讀寫文件。以下關(guān)于文件系統(tǒng)緩存的描述，哪一項(xiàng)是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)緩存可以減少對存儲設(shè)備的直接讀寫操作，提高數(shù)據(jù)傳輸速度B.緩存的大小可以根據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)存資源和文件訪問模式進(jìn)行調(diào)整C.當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存不足時，文件系統(tǒng)緩存中的數(shù)據(jù)會被自動清除，以釋放內(nèi)存D.文件系統(tǒng)緩存中的數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)不會丟失，即使系統(tǒng)突然斷電10、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(xiàng)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(jià)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(jìn)行垃圾回收和壞塊管理，因?yàn)槠淇煽啃院芨?1、在嵌入式系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動程序起著關(guān)鍵的作用。假設(shè)一個嵌入式汽車控制系統(tǒng)需要與多種傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行通信。對于設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)，以下哪項(xiàng)是最為關(guān)鍵的？（）A.追求高性能，盡可能減少設(shè)備操作的響應(yīng)時間B.簡化代碼，降低驅(qū)動程序的復(fù)雜性C.確保驅(qū)動程序的可移植性，能夠在不同的硬件平臺上運(yùn)行D.優(yōu)先考慮節(jié)省系統(tǒng)資源，降低驅(qū)動程序的內(nèi)存占用12、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，交叉編譯是一個重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)需要為一個特定的嵌入式處理器開發(fā)應(yīng)用程序，以下關(guān)于交叉編譯的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.交叉編譯是在一種體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)上編譯生成另一種體系結(jié)構(gòu)的可執(zhí)行代碼B.交叉編譯需要特定的交叉編譯工具鏈，包括編譯器、鏈接器等C.交叉編譯生成的代碼可以直接在開發(fā)主機(jī)上運(yùn)行和調(diào)試D.交叉編譯的過程需要考慮目標(biāo)嵌入式系統(tǒng)的硬件特性和資源限制13、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(yù)算有限。以下哪種存儲設(shè)備最為適合？（）A.機(jī)械硬盤B.固態(tài)硬盤C.閃存D.光盤14、在嵌入式系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的選擇需要考慮多種因素。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要存儲大量的小文件。以下關(guān)于文件系統(tǒng)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.FAT文件系統(tǒng)簡單易用，但不支持大容量存儲和高級的文件屬性B.ext4文件系統(tǒng)具有較好的性能和可靠性，但對于資源受限的嵌入式系統(tǒng)可能過于復(fù)雜C.JFFS2文件系統(tǒng)專門為閃存設(shè)計(jì)，適合存儲頻繁更新的小文件D.文件系統(tǒng)的選擇只取決于存儲介質(zhì)的類型，與系統(tǒng)的應(yīng)用場景無關(guān)15、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務(wù)通信機(jī)制有多種方式。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)中有多個任務(wù)需要協(xié)同工作，共享數(shù)據(jù)。以下哪種任務(wù)通信方式可能最為高效？（）A.消息隊(duì)列，任務(wù)通過發(fā)送和接收消息進(jìn)行通信B.共享內(nèi)存，多個任務(wù)直接訪問同一塊內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)交換C.信號量，用于任務(wù)之間的同步和互斥D.管道，實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的單向數(shù)據(jù)傳輸16、當(dāng)設(shè)計(jì)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的工業(yè)控制網(wǎng)關(guān)時，需要實(shí)現(xiàn)不同工業(yè)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)融合。以下哪種軟件架構(gòu)和開發(fā)工具可能會被使用？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.開源開發(fā)框架D.以上都是17、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)時性是一個關(guān)鍵的特性。假設(shè)一個醫(yī)療設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)需要在嚴(yán)格的時間限制內(nèi)處理傳感器數(shù)據(jù)并做出響應(yīng)，以確?；颊叩陌踩?。以下關(guān)于實(shí)時性的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.硬實(shí)時系統(tǒng)允許偶爾的任務(wù)超時，只要不頻繁發(fā)生B.軟實(shí)時系統(tǒng)對任務(wù)的響應(yīng)時間有嚴(yán)格的要求，必須在規(guī)定時間內(nèi)完成C.硬實(shí)時系統(tǒng)必須保證所有任務(wù)都能在規(guī)定的截止時間之前完成D.實(shí)時性只與操作系統(tǒng)的調(diào)度算法有關(guān)，與硬件性能無關(guān)18、嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)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(yùn)行應(yīng)用程序D.提供交互界面19、嵌入式操作系統(tǒng)需要處理各種異常情況。假設(shè)一個工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備在運(yùn)行過程中遇到硬件故障。以下關(guān)于異常處理的策略，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.系統(tǒng)應(yīng)該能夠檢測到硬件故障，并采取相應(yīng)的恢復(fù)措施B.可以忽略一些不嚴(yán)重的硬件故障，繼續(xù)運(yùn)行系統(tǒng)C.異常處理程序應(yīng)該簡潔高效，避免影響系統(tǒng)的正常運(yùn)行D.一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)應(yīng)該立即停止運(yùn)行，以避免造成更大的損失20、在嵌入式系統(tǒng)中，中斷處理是響應(yīng)外部事件的重要機(jī)制。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要快速響應(yīng)外部中斷。以下關(guān)于中斷處理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.中斷處理程序應(yīng)該盡量短小精悍，以減少中斷響應(yīng)時間B.可以采用中斷嵌套，允許高優(yōu)先級中斷打斷低優(yōu)先級中斷的處理C.中斷處理過程中不應(yīng)該進(jìn)行耗時的操作，如大量的數(shù)據(jù)計(jì)算和文件操作D.中斷處理的優(yōu)先級是固定的，不能根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋在線調(diào)試和離線調(diào)試的方法。2、（本題5分）簡述內(nèi)存屏障的作用和使用場景。3、（本題5分）解釋如何根據(jù)用戶體驗(yàn)測試結(jié)果改進(jìn)嵌入式產(chǎn)品。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的線程本地存儲程序。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用拉力傳感器測量拉力值。3、（本題5分）編寫代碼，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的位移趨勢預(yù)測程序。4、（本題5分）編寫代碼，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的心率差傳感器驅(qū)動程序。5、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個