南陽理工學(xué)院《嵌入式程序設(shè)計基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《嵌入式程序設(shè)計基礎(chǔ)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______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中，只有一項是符合題目要求的．）1、在嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘（RTC）對于時間相關(guān)的操作非常重要。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要精確的時間記錄和定時功能。以下關(guān)于實時時鐘的描述，哪一項是不正確的？（）A.實時時鐘可以在系統(tǒng)斷電時依靠備用電池保持時間的準(zhǔn)確性B.可以通過編程設(shè)置實時時鐘的鬧鐘功能，實現(xiàn)定時喚醒系統(tǒng)C.實時時鐘的精度只取決于時鐘芯片的質(zhì)量，與軟件配置無關(guān)D.操作系統(tǒng)需要提供接口來讀取和設(shè)置實時時鐘的時間2、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(jìn)B.代碼向量化C.減少函數(shù)調(diào)用D.以上方法綜合運用3、在嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘（RTC）是常用的模塊。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要精確的時間記錄。以下關(guān)于實時時鐘的描述，哪一項是不正確的？（）A.實時時鐘可以在系統(tǒng)斷電時依靠電池保持時間的準(zhǔn)確性B.可以通過編程設(shè)置實時時鐘的鬧鐘功能，實現(xiàn)定時喚醒系統(tǒng)C.實時時鐘的精度只取決于時鐘芯片的質(zhì)量，與軟件配置無關(guān)D.實時時鐘通常與操作系統(tǒng)的時間管理模塊進(jìn)行交互，提供統(tǒng)一的時間服務(wù)4、當(dāng)一個嵌入式操作系統(tǒng)需要與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)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5、在嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種電源管理技術(shù)可以根據(jù)負(fù)載動態(tài)調(diào)整電壓？（）A.動態(tài)電源管理B.智能電源管理C.以上都是D.以上都不是6、嵌入式操作系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。假設(shè)一個工業(yè)控制系統(tǒng)需要高穩(wěn)定性和確定性的操作。以下關(guān)于工業(yè)控制中操作系統(tǒng)的特點，正確的是：（）A.具備硬實時性、高可靠性和可預(yù)測的性能B.可以容忍一定程度的延遲和不確定性C.對操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能要求不高，功能實現(xiàn)為主D.工業(yè)控制中的操作系統(tǒng)與一般嵌入式系統(tǒng)相同7、在嵌入式系統(tǒng)的資源受限環(huán)境下，代碼優(yōu)化至關(guān)重要。假設(shè)一個對性能和代碼大小有嚴(yán)格要求的嵌入式應(yīng)用。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，正確的是：（）A.只關(guān)注算法優(yōu)化，忽略代碼可讀性B.在不影響功能的前提下，對代碼進(jìn)行算法、內(nèi)存使用和指令級的優(yōu)化C.代碼優(yōu)化效果不明顯，不值得花費精力D.嵌入式系統(tǒng)的代碼無需優(yōu)化，能運行即可8、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)核的實時性擴展是提高系統(tǒng)響應(yīng)能力的重要手段。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)需要處理對時間要求極為嚴(yán)格的任務(wù)，如工業(yè)控制中的實時閉環(huán)控制。以下哪種實時性擴展技術(shù)能夠更好地滿足這種硬實時需求？（）A.在內(nèi)核中增加搶占點，提高任務(wù)切換的及時性B.采用微內(nèi)核架構(gòu)，減小內(nèi)核的體積和復(fù)雜性C.優(yōu)化內(nèi)核的調(diào)度算法，提高任務(wù)調(diào)度的效率D.不進(jìn)行實時性擴展，依靠默認(rèn)的內(nèi)核配置9、在嵌入式系統(tǒng)的圖形界面開發(fā)中，需要考慮資源受限和用戶體驗。假設(shè)一個小型嵌入式設(shè)備需要顯示簡單的圖形界面。以下關(guān)于圖形界面選擇的描述，正確的是：（）A.使用復(fù)雜的圖形庫，提供豐富的圖形效果B.選擇輕量級的圖形庫，如MiniGUI，滿足基本需求并節(jié)省資源C.不使用圖形界面，通過命令行與用戶交互D.圖形界面的選擇對系統(tǒng)性能沒有影響10、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門狗（Watchdog）機制用于監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)在運行過程中可能會出現(xiàn)死機或程序跑飛的情況，以下關(guān)于看門狗的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.看門狗需要定期被系統(tǒng)軟件“喂狗”，否則會觸發(fā)復(fù)位操作B.看門狗可以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時自動重啟系統(tǒng)，恢復(fù)正常運行C.看門狗的超時時間可以根據(jù)系統(tǒng)的需求進(jìn)行設(shè)置D.一旦看門狗觸發(fā)復(fù)位操作，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息不會丟失11、在嵌入式系統(tǒng)的存儲架構(gòu)中，ROM和RAM都有各自的用途。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要存儲固化的程序代碼和運行時的數(shù)據(jù)。以下關(guān)于存儲選擇的描述，正確的是：（）A.將程序代碼和數(shù)據(jù)都存儲在ROM中，以保證數(shù)據(jù)不丟失B.把程序代碼存儲在ROM，運行時的數(shù)據(jù)存儲在RAM中C.全部使用RAM存儲，提高讀寫速度D.存儲選擇對系統(tǒng)性能沒有影響，可以隨意安排12、在嵌入式系統(tǒng)中，中斷處理是響應(yīng)外部事件的重要機制。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)的運行狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整13、嵌入式操作系統(tǒng)在航空航天領(lǐng)域有著嚴(yán)格的要求。假設(shè)一個航空電子設(shè)備需要運行嵌入式操作系統(tǒng)。以下關(guān)于航空航天應(yīng)用中操作系統(tǒng)的特性，正確的是：（）A.高可靠性、容錯性和符合航空標(biāo)準(zhǔn)是必備的B.可以使用普通的嵌入式操作系統(tǒng)，無需特殊考量C.對操作系統(tǒng)的性能和功能要求不高，重點在于成本控制D.航空航天領(lǐng)域的嵌入式操作系統(tǒng)與其他領(lǐng)域沒有差異14、嵌入式操作系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。假設(shè)一個工業(yè)控制系統(tǒng)需要高精度的控制和實時響應(yīng)。以下關(guān)于工業(yè)控制應(yīng)用的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以采用PID控制算法實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的精確控制B.實時操作系統(tǒng)能夠保證控制任務(wù)的按時執(zhí)行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.工業(yè)控制系統(tǒng)不需要考慮網(wǎng)絡(luò)通信和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能D.系統(tǒng)的可靠性和容錯性對于工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性至關(guān)重要15、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(yīng)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(yīng)該簡潔明了，避免過于復(fù)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(fù)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16、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(jìn)行定時操作和事件觸發(fā)。為了保證時間的準(zhǔn)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17、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核移植是將操作系統(tǒng)適配到特定硬件平臺的過程。假設(shè)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)于內(nèi)核移植的要點，正確的是：（）A.只需修改少量代碼，就能完成移植B.深入了解硬件特性和操作系統(tǒng)架構(gòu)，修改相關(guān)的驅(qū)動和底層代碼C.內(nèi)核移植是簡單的過程，不需要專業(yè)知識D.可以忽略硬件差異，直接進(jìn)行操作系統(tǒng)的安裝18、在嵌入式操作系統(tǒng)中，進(jìn)程間通信是實現(xiàn)多任務(wù)協(xié)同工作的重要手段。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)中有多個任務(wù)，分別負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸，它們需要頻繁地交換數(shù)據(jù)和同步執(zhí)行。以下哪種進(jìn)程間通信方式在這種情況下具有較高的效率和實時性？（）A.消息隊列B.共享內(nèi)存C.信號量D.套接字19、當(dāng)開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能門鎖系統(tǒng)時，需要考慮到安全性和便捷性的平衡。以下哪種身份認(rèn)證方式可能會被采用？（）A.指紋識別B.密碼輸入C.藍(lán)牙配對D.以上都是20、對于一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的實時控制系統(tǒng)，例如工業(yè)自動化中的機器人手臂控制，系統(tǒng)需要對外部輸入的信號做出快速且準(zhǔn)確的響應(yīng)，響應(yīng)時間要求在毫秒級別。同時，系統(tǒng)還需要保證任務(wù)執(zhí)行的確定性和可預(yù)測性。以下哪種調(diào)度算法更能滿足這種實時性和確定性的要求？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法B.優(yōu)先級調(diào)度算法，根據(jù)任務(wù)的緊急程度分配優(yōu)先級C.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法D.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋數(shù)字簽名驗證和信任鏈的建立。2、（本題5分）簡述功耗分析工具的工作原理和應(yīng)用場景。3、（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）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用風(fēng)速差傳感器檢測風(fēng)速差。2、（本題5分）編寫代碼，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的位移波動傳感器驅(qū)動程序。3、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個斜堆數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行合并和刪除操作。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用濃度傳感器檢測物質(zhì)濃度。5、（本題5分）