浙江萬(wàn)里學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)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)的中斷處理機(jī)制對(duì)于系統(tǒng)的響應(yīng)性能至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)安防監(jiān)控嵌入式系統(tǒng)，需要及時(shí)響應(yīng)外部傳感器的中斷信號(hào)。以下關(guān)于中斷處理的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.中斷處理程序應(yīng)該盡可能短小精悍，以減少中斷響應(yīng)時(shí)間B.可以在中斷處理程序中執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理C.中斷優(yōu)先級(jí)越高，響應(yīng)時(shí)間越慢D.中斷處理與系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度無(wú)關(guān)2、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一個(gè)關(guān)鍵部分。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，且這些任務(wù)對(duì)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(lái)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(jìn)行頻繁的讀寫(xiě)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(dòng)態(tài)分區(qū)分配，根據(jù)任務(wù)需求實(shí)時(shí)分配內(nèi)存C.分頁(yè)式內(nèi)存管理，將內(nèi)存劃分為固定大小的頁(yè)D.分段式內(nèi)存管理，根據(jù)程序的邏輯分段分配內(nèi)存3、對(duì)于一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，例如工業(yè)自動(dòng)化中的機(jī)器人手臂控制，系統(tǒng)需要對(duì)外部輸入的信號(hào)做出快速且準(zhǔn)確的響應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間要求在毫秒級(jí)別。同時(shí)，系統(tǒng)還需要保證任務(wù)執(zhí)行的確定性和可預(yù)測(cè)性。以下哪種調(diào)度算法更能滿足這種實(shí)時(shí)性和確定性的要求？（）A.先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，根據(jù)任務(wù)的緊急程度分配優(yōu)先級(jí)C.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法D.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法4、在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的上下文切換時(shí)間對(duì)系統(tǒng)性能有影響。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要頻繁進(jìn)行任務(wù)切換。以下關(guān)于減少上下文切換時(shí)間的方法，正確的是：（）A.優(yōu)化任務(wù)的保存和恢復(fù)操作，減少數(shù)據(jù)的保存和恢復(fù)量B.增加任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，減少任務(wù)切換的頻率C.簡(jiǎn)化任務(wù)的上下文信息，只保存關(guān)鍵的狀態(tài)數(shù)據(jù)D.以上方法都可以有效地減少實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的上下文切換時(shí)間5、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要在低功耗的情況下保持系統(tǒng)的運(yùn)行。假設(shè)一個(gè)基于電池供電的嵌入式設(shè)備，在系統(tǒng)空閑時(shí)需要降低功耗以延長(zhǎng)電池壽命。以下哪種技術(shù)可以有效地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？（）A.動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整B.關(guān)閉部分不必要的硬件設(shè)備C.進(jìn)入睡眠模式D.以上都是6、在嵌入式系統(tǒng)的安全機(jī)制方面，需要防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和數(shù)據(jù)泄露。假設(shè)一個(gè)涉及敏感信息的嵌入式設(shè)備。以下關(guān)于安全機(jī)制的描述，正確的是：（）A.不采取任何安全措施，依賴(lài)設(shè)備的物理保護(hù)B.實(shí)施身份認(rèn)證、加密和訪問(wèn)控制等安全策略C.安全機(jī)制會(huì)增加系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)，影響性能，應(yīng)盡量減少使用D.嵌入式系統(tǒng)不存在安全風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)需關(guān)注7、在嵌入式系統(tǒng)的音頻處理中，數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)常常被應(yīng)用。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)音頻的編碼和解碼。以下關(guān)于音頻DSP的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.DSP算法可以有效地對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行壓縮和濾波等處理B.音頻DSP的計(jì)算復(fù)雜度較高，需要合理優(yōu)化以滿足實(shí)時(shí)性要求C.可以使用專(zhuān)用的DSP芯片或在通用處理器上通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)音頻處理功能D.音頻DSP只關(guān)注音頻的質(zhì)量，對(duì)系統(tǒng)的資源消耗無(wú)需考慮8、在一個(gè)嵌入式醫(yī)療成像設(shè)備中，如便攜式超聲設(shè)備，需要對(duì)圖像進(jìn)行實(shí)時(shí)處理和優(yōu)化。以下哪種圖像處理算法和技術(shù)可能會(huì)被應(yīng)用？（）A.圖像增強(qiáng)B.圖像壓縮C.圖像分割D.以上都是9、在嵌入式操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序起著重要作用。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中需要連接一個(gè)新型的傳感器，該傳感器具有獨(dú)特的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。為了使操作系統(tǒng)能夠正確地與該傳感器進(jìn)行交互，以下哪種方式開(kāi)發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序更為高效和可靠？（）A.直接在操作系統(tǒng)內(nèi)核中編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)程序，以獲得最高的性能和訪問(wèn)權(quán)限B.使用用戶(hù)空間的庫(kù)函數(shù)來(lái)模擬驅(qū)動(dòng)程序的功能C.基于現(xiàn)有的類(lèi)似傳感器的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行修改和適配D.購(gòu)買(mǎi)第三方提供的通用驅(qū)動(dòng)程序，不進(jìn)行任何定制開(kāi)發(fā)10、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常需要進(jìn)行定制和配置。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)對(duì)安全性要求較高，需要增強(qiáng)內(nèi)核的安全特性。以下哪些內(nèi)核配置選項(xiàng)可能有助于提高安全性？（）A.啟用內(nèi)存保護(hù)機(jī)制，防止非法訪問(wèn)內(nèi)存B.關(guān)閉不必要的系統(tǒng)服務(wù)和端口，減少攻擊面C.加強(qiáng)用戶(hù)認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制，限制對(duì)系統(tǒng)資源的訪問(wèn)D.以上選項(xiàng)都可以增強(qiáng)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的安全性11、嵌入式操作系統(tǒng)的安全機(jī)制對(duì)于保護(hù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)金融支付終端的嵌入式系統(tǒng)，需要防止數(shù)據(jù)泄露和惡意攻擊。以下關(guān)于安全機(jī)制的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.采用加密技術(shù)對(duì)敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲(chǔ)和傳輸B.定期更新系統(tǒng)補(bǔ)丁，修復(fù)可能存在的安全漏洞C.可以完全依賴(lài)操作系統(tǒng)的默認(rèn)安全設(shè)置，無(wú)需額外的安全措施D.對(duì)用戶(hù)的身份進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)，限制非法訪問(wèn)12、嵌入式操作系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)對(duì)于關(guān)鍵應(yīng)用至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)用于醫(yī)療設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)。以下關(guān)于可靠性保障的描述，正確的是：（）A.不進(jìn)行任何額外的可靠性設(shè)計(jì)，依靠操作系統(tǒng)的默認(rèn)機(jī)制B.采用冗余設(shè)計(jì)、錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)機(jī)制，確保系統(tǒng)在故障情況下仍能正常運(yùn)行C.只關(guān)注功能實(shí)現(xiàn)，忽略可靠性方面的考慮D.可靠性設(shè)計(jì)會(huì)增加系統(tǒng)成本和復(fù)雜性，應(yīng)盡量避免13、嵌入式操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)支持對(duì)于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)功能至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要接入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。以下關(guān)于嵌入式網(wǎng)絡(luò)支持的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用輕量級(jí)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，如lwIP，來(lái)減少資源占用B.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序需要適配不同的無(wú)線芯片和通信標(biāo)準(zhǔn)C.嵌入式操作系統(tǒng)需要提供網(wǎng)絡(luò)配置和管理的接口，方便用戶(hù)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)D.所有的嵌入式操作系統(tǒng)都具備完善的網(wǎng)絡(luò)功能，無(wú)需額外的開(kāi)發(fā)和配置14、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理對(duì)于系統(tǒng)性能和資源利用至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)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(yè)式內(nèi)存管理，將內(nèi)存劃分為固定大小的頁(yè)面進(jìn)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(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，在運(yùn)行時(shí)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(shí)確定所有內(nèi)存的使用，避免運(yùn)行時(shí)的分配開(kāi)銷(xiāo)15、在嵌入式系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序起著關(guān)鍵的作用。假設(shè)一個(gè)嵌入式汽車(chē)控制系統(tǒng)需要與多種傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行通信。對(duì)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)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(shí)間B.簡(jiǎn)化代碼，降低驅(qū)動(dòng)程序的復(fù)雜性C.確保驅(qū)動(dòng)程序的可移植性，能夠在不同的硬件平臺(tái)上運(yùn)行D.優(yōu)先考慮節(jié)省系統(tǒng)資源，降低驅(qū)動(dòng)程序的內(nèi)存占用16、嵌入式操作系統(tǒng)通常需要在資源受限的環(huán)境中運(yùn)行。假設(shè)一個(gè)智能家居控制器的嵌入式系統(tǒng)，其內(nèi)存和處理能力有限。在這種情況下，對(duì)于系統(tǒng)的內(nèi)存管理，以下哪種策略是最為重要的？（）A.使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，以靈活滿足不同任務(wù)的需求B.采用靜態(tài)內(nèi)存分配，避免內(nèi)存碎片和分配開(kāi)銷(xiāo)C.依賴(lài)虛擬內(nèi)存機(jī)制，擴(kuò)展系統(tǒng)的可用內(nèi)存D.不進(jìn)行內(nèi)存管理，讓?xiě)?yīng)用程序自行處理內(nèi)存17、在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，對(duì)于資源受限的設(shè)備，代碼尺寸的優(yōu)化至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)嵌入式應(yīng)用程序的代碼尺寸過(guò)大。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的方法，正確的是：（）A.使用更高效的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減少代碼量B.去除未使用的函數(shù)和變量，精簡(jiǎn)代碼C.選擇合適的編譯器優(yōu)化選項(xiàng)，對(duì)代碼進(jìn)行優(yōu)化D.以上方法都可以有效地減小嵌入式應(yīng)用程序的代碼尺寸18、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(gè)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(shí)間B.可以采用中斷嵌套，允許高優(yōu)先級(jí)中斷打斷低優(yōu)先級(jí)中斷的處理C.中斷處理過(guò)程中不應(yīng)該進(jìn)行耗時(shí)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(jí)是固定的，不能根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整19、嵌入式操作系統(tǒng)的移植是將其應(yīng)用于不同硬件平臺(tái)的過(guò)程。假設(shè)需要將一個(gè)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(xiàng)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(dòng)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(guò)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(cè)試和驗(yàn)證是確保移植成功的關(guān)鍵步驟20、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門(mén)狗（Watchdog）機(jī)制用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)死機(jī)。以下關(guān)于看門(mén)狗的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.看門(mén)狗定時(shí)器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未被刷新，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)復(fù)位B.可以通過(guò)軟件編程設(shè)置看門(mén)狗的超時(shí)時(shí)間和復(fù)位策略C.看門(mén)狗機(jī)制只能用于檢測(cè)軟件故障，對(duì)硬件故障無(wú)效D.合理使用看門(mén)狗可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何在嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)行熱仿真和優(yōu)化。2、（本題5分）什么是實(shí)時(shí)嵌入式操作系統(tǒng)？列舉其應(yīng)用場(chǎng)景。3、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的安全機(jī)制有哪些？4、（本題5分）簡(jiǎn)述內(nèi)存屏障的作用和使用場(chǎng)景。5、（本題5分）簡(jiǎn)述容錯(cuò)測(cè)試的目的和步驟。三、編程題（本大題共5個(gè)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(gè)中斷嵌套處理機(jī)制。2、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)嵌入式程序，使用光澤度異常檢測(cè)傳感器檢測(cè)物體的光澤度異常。3、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)PWM輸出程序，控制LED的亮度。4、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫(xiě)一個(gè)扭矩傳感器的驅(qū)動(dòng)程序。5、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)LoRaWAN終端設(shè)備程序，發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)器。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）以一款智能