湘潭大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)與設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《嵌入式系統(tǒng)與設(shè)計(jì)》2023-2024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15個(gè)小題，每小題2分，共30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、在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)中，多任務(wù)調(diào)度是常見的需求。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.實(shí)時(shí)任務(wù)通常具有更高的優(yōu)先級(jí)，以保證其在規(guī)定時(shí)間內(nèi)得到執(zhí)行B.非實(shí)時(shí)任務(wù)可以在實(shí)時(shí)任務(wù)空閑時(shí)獲得處理器資源C.任務(wù)調(diào)度算法只考慮任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，不考慮任務(wù)的執(zhí)行時(shí)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(jìn)行選擇2、假設(shè)在一個(gè)嵌入式工業(yè)控制器中，需要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)。為了確保實(shí)時(shí)任務(wù)不受非實(shí)時(shí)任務(wù)的干擾，以下哪種內(nèi)核架構(gòu)可能是最適合的？（）A.單內(nèi)核架構(gòu)B.微內(nèi)核架構(gòu)C.宏內(nèi)核架構(gòu)D.混合內(nèi)核架構(gòu)3、嵌入式系統(tǒng)通常需要與各種外部設(shè)備進(jìn)行通信。假設(shè)有一個(gè)嵌入式設(shè)備，需要實(shí)時(shí)采集溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)街鳈C(jī)進(jìn)行處理。在這種情況下，以下哪種通信方式可能是最優(yōu)選擇？（）A.串行通信B.并行通信C.USB通信D.藍(lán)牙通信4、在嵌入式系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)加密和認(rèn)證是常見的手段。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要保護(hù)敏感數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)加密和認(rèn)證的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用對(duì)稱加密算法如AES對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，加密和解密使用相同的密鑰B.非對(duì)稱加密算法如RSA常用于數(shù)字簽名和密鑰交換C.哈希函數(shù)可以用于數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證，但不能用于加密數(shù)據(jù)D.只要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了加密，就無需進(jìn)行認(rèn)證操作，因?yàn)榧用芤呀?jīng)保證了數(shù)據(jù)的安全性5、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，內(nèi)存管理是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)應(yīng)用程序，且內(nèi)存資源有限。以下關(guān)于內(nèi)存管理策略的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.固定分區(qū)內(nèi)存管理將內(nèi)存劃分為固定大小的分區(qū)，每個(gè)應(yīng)用程序分配一個(gè)分區(qū)，易于實(shí)現(xiàn)但會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部碎片B.動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存管理根據(jù)應(yīng)用程序的需求動(dòng)態(tài)分配內(nèi)存，提高了內(nèi)存利用率，但可能產(chǎn)生外部碎片C.分頁式內(nèi)存管理將內(nèi)存劃分為固定大小的頁，通過頁表進(jìn)行映射，便于內(nèi)存共享和保護(hù)D.無論采用哪種內(nèi)存管理策略，都能完全避免內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，保證內(nèi)存的高效利用6、在嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）管理中，需要確保時(shí)間的準(zhǔn)確性和可靠性。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備對(duì)時(shí)間精度有較高要求。以下關(guān)于RTC管理的描述，正確的是：（）A.依賴外部網(wǎng)絡(luò)獲取時(shí)間，不使用本地RTCB.定期校準(zhǔn)RTC，并在系統(tǒng)重啟時(shí)保持時(shí)間的連續(xù)性C.RTC對(duì)系統(tǒng)功能沒有重要影響，無需特別管理D.嵌入式系統(tǒng)不支持RTC功能7、假設(shè)在一個(gè)嵌入式安防監(jiān)控系統(tǒng)中，需要同時(shí)處理多個(gè)攝像頭的視頻流，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖像分析和存儲(chǔ)。對(duì)于視頻數(shù)據(jù)的壓縮和編碼，以下哪種標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)被采用？（）A.H.264B.H.265C.MPEG-4D.MJPEG8、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的低功耗系統(tǒng)時(shí)，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(zhǎng)時(shí)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(dòng)態(tài)關(guān)閉暫時(shí)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(jiǎn)單的任務(wù)調(diào)度算法，降低調(diào)度開銷9、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性是一個(gè)關(guān)鍵特性。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)用于控制醫(yī)療設(shè)備，對(duì)響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格要求。以下關(guān)于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）在這種場(chǎng)景下的特點(diǎn)描述，正確的是：（）A.RTOS能夠保證任務(wù)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成響應(yīng)，具有確定性B.RTOS采用復(fù)雜的調(diào)度算法，導(dǎo)致系統(tǒng)資源開銷較大，但能確保實(shí)時(shí)性C.RTOS不支持多任務(wù)處理，以專注于關(guān)鍵任務(wù)的實(shí)時(shí)響應(yīng)D.RTOS對(duì)硬件資源要求較低，適用于資源受限的嵌入式設(shè)備10、嵌入式操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)制用于防止任務(wù)訪問非法的內(nèi)存區(qū)域。假設(shè)一個(gè)多任務(wù)嵌入式系統(tǒng)。以下關(guān)于存儲(chǔ)保護(hù)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.存儲(chǔ)保護(hù)可以通過內(nèi)存分頁或分段機(jī)制來實(shí)現(xiàn)B.當(dāng)任務(wù)試圖訪問非法內(nèi)存時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生異常并進(jìn)行處理C.存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)制會(huì)增加系統(tǒng)的開銷，但可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性D.為了提高系統(tǒng)性能，在一些簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)中可以不啟用存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)制11、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸大量數(shù)據(jù)。以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)通信的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以采用TCP/IP協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸，但協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)會(huì)占用一定的系統(tǒng)資源B.無線網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)強(qiáng)度和穩(wěn)定性會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，需要進(jìn)行相應(yīng)的錯(cuò)誤處理和重傳機(jī)制C.為了降低功耗，在不需要通信時(shí)應(yīng)關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)接口，而不是保持連接狀態(tài)D.網(wǎng)絡(luò)通信的安全性只需要在應(yīng)用層進(jìn)行考慮，底層協(xié)議不需要關(guān)注12、當(dāng)為一個(gè)嵌入式設(shè)備選擇操作系統(tǒng)時(shí)，需要考慮其應(yīng)用領(lǐng)域和需求特點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)設(shè)備需要支持實(shí)時(shí)性、低功耗和小型化，同時(shí)開發(fā)難度要相對(duì)較低。以下哪種嵌入式操作系統(tǒng)最為適合？（）A.FreeRTOSB.LinuxC.WindowsCED.VxWorks13、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.可以完全依賴操作系統(tǒng)的默認(rèn)安全設(shè)置，無需額外的安全措施D.對(duì)用戶的身份進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)，限制非法訪問14、嵌入式操作系統(tǒng)與外部設(shè)備的通信接口通常采用串行通信或并行通信。假設(shè)一個(gè)工業(yè)控制設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)需要與多個(gè)傳感器進(jìn)行高速通信。以下關(guān)于通信接口選擇的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.串行通信速度慢，但線路簡(jiǎn)單，適合遠(yuǎn)距離傳輸B.并行通信速度快，但線路復(fù)雜，適合短距離傳輸C.只考慮通信速度，選擇最快的通信接口，不考慮其他因素D.根據(jù)實(shí)際需求綜合考慮通信速度、距離、成本等因素選擇合適的通信接口15、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)語音識(shí)別功能，以下關(guān)于數(shù)字信號(hào)處理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.數(shù)字信號(hào)處理可以對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行濾波、變換等操作B.數(shù)字信號(hào)處理算法的復(fù)雜度較高，需要高效的實(shí)現(xiàn)方式C.嵌入式系統(tǒng)中的數(shù)字信號(hào)處理通常使用專用的DSP芯片來提高處理速度D.數(shù)字信號(hào)處理在音頻處理中的應(yīng)用僅限于語音識(shí)別，不能用于其他音頻功能二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。2、（本題5分）如何在嵌入式操作系統(tǒng)中進(jìn)行代碼優(yōu)化？3、（本題5分）簡(jiǎn)述設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫流程。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能超聲波傳感器中的應(yīng)用及特點(diǎn)。智能超聲波傳感器需要準(zhǔn)確測(cè)量物體之間的距離，嵌入式操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)這些功能？包括傳感器數(shù)據(jù)處理、通信等方面。2、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能醫(yī)療遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)系統(tǒng)中的應(yīng)用。探討其在生命體征遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)傳輸、預(yù)警處理等方面的表現(xiàn)，以及如何提高系統(tǒng)的及時(shí)性和可靠性。3、（本題5分）論述嵌入式操作系統(tǒng)在智能掃地機(jī)器人中的重要性。智能掃地機(jī)器人需要自主導(dǎo)航和清潔功能，嵌入式操作系統(tǒng)如何保障其性能和可靠性？包括傳感器數(shù)據(jù)處理、運(yùn)動(dòng)控制等方面。4、（本題5分）以一個(gè)智能血糖儀的數(shù)據(jù)分析與管理功能為例，分析嵌入式操作系統(tǒng)在其中的作用，包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、統(tǒng)計(jì)分析、趨勢(shì)預(yù)測(cè)等方面，討論其在健康管理中的應(yīng)用價(jià)值。5、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)中的作用。論述其如何實(shí)現(xiàn)精確運(yùn)動(dòng)控制、傳感器融合和安全保護(hù)