北京電影學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)原理與設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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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)一二三四總分得分批閱人一、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)在航空航天領(lǐng)域有著嚴(yán)格的要求。假設(shè)一個(gè)航空電子設(shè)備需要運(yùn)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(cuò)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(duì)操作系統(tǒng)的性能和功能要求不高，重點(diǎn)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2、嵌入式操作系統(tǒng)的圖形用戶界面（GUI）設(shè)計(jì)需要考慮資源限制和用戶體驗(yàn)。假設(shè)一個(gè)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(jì)的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.應(yīng)該選擇輕量級(jí)的GUI框架，以減少系統(tǒng)資源消耗B.圖形元素的設(shè)計(jì)應(yīng)該簡(jiǎn)潔明了，避免過于復(fù)雜的動(dòng)畫和特效C.觸摸屏支持可以提高用戶交互的便利性，但會(huì)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(shí)現(xiàn)與桌面操作系統(tǒng)相同水平的用戶體驗(yàn)，因此無需關(guān)注用戶需求3、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備時(shí)，需要考慮到設(shè)備的舒適性和佩戴方式。對(duì)于傳感器的選擇和布局，以下哪種方案可能是最優(yōu)的？（）A.集成式傳感器B.分布式傳感器C.柔性傳感器D.以上都有可能4、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(gè)嵌入式應(yīng)用程序在運(yùn)行時(shí)存在性能瓶頸，需要進(jìn)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(shí)現(xiàn)功能B.代碼精簡(jiǎn)，去除不必要的代碼和注釋C.編譯器優(yōu)化選項(xiàng)的設(shè)置，讓編譯器自動(dòng)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5、當(dāng)開發(fā)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)任務(wù)的調(diào)度要求非常嚴(yán)格。假設(shè)系統(tǒng)中有多個(gè)關(guān)鍵任務(wù)和非關(guān)鍵任務(wù)，關(guān)鍵任務(wù)需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成執(zhí)行，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在這種情況下，以下哪種任務(wù)調(diào)度算法能夠最好地滿足實(shí)時(shí)性要求？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法D.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法6、對(duì)于一個(gè)運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備，例如便攜式心電圖監(jiān)測(cè)儀，數(shù)據(jù)的安全性和可靠性至關(guān)重要。設(shè)備需要在掉電或系統(tǒng)故障的情況下，仍然能夠保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)不丟失。以下哪種技術(shù)或方法能夠更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保護(hù)和恢復(fù)？（）A.定期將數(shù)據(jù)備份到外部存儲(chǔ)設(shè)備B.使用電池支持的緩存來保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)C.采用具有掉電保護(hù)功能的存儲(chǔ)芯片D.在軟件中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)加密7、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是根據(jù)具體應(yīng)用需求精簡(jiǎn)內(nèi)核功能。假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的嵌入式設(shè)備只需要基本的任務(wù)調(diào)度和中斷處理功能。以下關(guān)于內(nèi)核裁剪的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.內(nèi)核裁剪可以減少系統(tǒng)的資源占用，提高系統(tǒng)的運(yùn)行效率B.在裁剪內(nèi)核時(shí)，需要仔細(xì)評(píng)估每個(gè)功能模塊的必要性，避免影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.一旦完成內(nèi)核裁剪，就不能再根據(jù)后續(xù)需求添加新的功能模塊D.內(nèi)核裁剪需要對(duì)操作系統(tǒng)的源代碼有深入的理解和修改能力8、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要支持多線程編程。假設(shè)一個(gè)嵌入式應(yīng)用程序需要同時(shí)執(zhí)行多個(gè)并發(fā)任務(wù)，以下關(guān)于多線程編程的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.多線程可以提高系統(tǒng)的并發(fā)性和響應(yīng)性B.線程之間可以通過共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換C.多線程編程比多進(jìn)程編程更節(jié)省系統(tǒng)資源D.線程之間的同步和互斥可以通過信號(hào)量和互斥鎖來實(shí)現(xiàn)，不需要考慮其他因素9、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門狗（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)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)死機(jī)或程序跑飛的情況，以下關(guān)于看門狗的描述，哪一項(xiàng)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(huì)觸發(fā)復(fù)位操作B.看門狗可以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)重啟系統(tǒng)，恢復(fù)正常運(yùn)行C.看門狗的超時(shí)時(shí)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(huì)丟失10、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(gè)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(diǎn)，正確的是：（）A.具備硬實(shí)時(shí)性、高可靠性和可預(yù)測(cè)的性能B.可以容忍一定程度的延遲和不確定性C.對(duì)操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能要求不高，功能實(shí)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11、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12、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全方面，加密算法起著重要的作用。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要在網(wǎng)絡(luò)通信中保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性，以下關(guān)于加密算法的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.AES是一種常用的對(duì)稱加密算法，加密和解密使用相同的密鑰B.RSA是一種非對(duì)稱加密算法，適用于數(shù)字簽名和密鑰交換C.加密算法的強(qiáng)度越高，加密和解密的速度就越慢D.嵌入式系統(tǒng)中只能使用對(duì)稱加密算法，不能使用非對(duì)稱加密算法13、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，電源管理是一個(gè)重要的考慮因素。假設(shè)一個(gè)便攜式嵌入式設(shè)備需要在電池供電下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，并盡可能延長(zhǎng)電池壽命。以下關(guān)于電源管理策略的描述，正確的是：（）A.設(shè)備在空閑時(shí)進(jìn)入低功耗模式，減少不必要的能耗B.始終保持設(shè)備在高性能模式，以快速完成任務(wù)，縮短工作時(shí)間來節(jié)能C.關(guān)閉所有不使用的硬件設(shè)備，即使可能會(huì)影響響應(yīng)速度D.不進(jìn)行電源管理，依靠大容量電池來滿足長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行需求14、嵌入式系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)是確保系統(tǒng)在各種惡劣環(huán)境下正常運(yùn)行的關(guān)鍵。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備將用于高溫、高濕度和強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中，為了提高系統(tǒng)的可靠性，以下哪種措施最為重要？（）A.采用冗余設(shè)計(jì)B.加強(qiáng)電磁屏蔽C.進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試D.選擇高質(zhì)量的元器件15、當(dāng)開發(fā)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能電表時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)高精度的電量計(jì)量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。對(duì)于電量計(jì)量芯片的選擇和接口設(shè)計(jì)，以下哪種方案可能是最合適的？（）A.專用計(jì)量芯片B.通用ADC芯片C.集成在微控制器中的ADCD.以上都有可能16、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(gè)嵌入式音頻處理系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)處理大量的音頻數(shù)據(jù)。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的方法，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.減少函數(shù)調(diào)用的層次，提高代碼執(zhí)行效率B.使用復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來提高代碼的可讀性，而不考慮性能C.優(yōu)化算法，減少不必要的計(jì)算和重復(fù)操作D.利用硬件特性，如特定的指令集和寄存器，進(jìn)行優(yōu)化17、當(dāng)對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試時(shí)，需要評(píng)估多個(gè)方面的指標(biāo)。假設(shè)要測(cè)試一個(gè)嵌入式設(shè)備在處理不同負(fù)載情況下的響應(yīng)時(shí)間、資源利用率和功耗等。以下哪種測(cè)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(jìn)行壓力測(cè)試和基準(zhǔn)測(cè)試C.人工觀察和記錄系統(tǒng)性能D.只測(cè)試部分功能，忽略整體性能18、當(dāng)開發(fā)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能家電產(chǎn)品，如智能冰箱，需要實(shí)現(xiàn)與用戶的友好交互和遠(yuǎn)程控制功能。以下哪種用戶界面技術(shù)可能會(huì)被應(yīng)用？（）A.觸摸屏B.語音識(shí)別C.手機(jī)APPD.以上都是19、嵌入式操作系統(tǒng)的移植是將其適配到不同的硬件平臺(tái)上。假設(shè)要將一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)從一種微控制器移植到另一種微控制器。以下關(guān)于操作系統(tǒng)移植的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.需要修改與硬件相關(guān)的代碼，如驅(qū)動(dòng)程序和底層接口B.操作系統(tǒng)的內(nèi)核部分通常具有較好的可移植性，無需進(jìn)行大量修改C.不同微控制器的寄存器配置和中斷處理方式可能不同，需要相應(yīng)調(diào)整D.只要操作系統(tǒng)的源代碼開放，就可以輕松地將其移植到任何硬件平臺(tái)上，無需考慮兼容性問題20、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)用于控制工業(yè)生產(chǎn)線上的機(jī)器人，要求對(duì)外部事件的響應(yīng)在嚴(yán)格的時(shí)間限制內(nèi)。以下關(guān)于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的分類，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)對(duì)任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間有極其嚴(yán)格的要求，錯(cuò)過時(shí)限會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果B.軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)允許任務(wù)在一定程度上錯(cuò)過時(shí)限，但仍能保證系統(tǒng)的整體性能C.準(zhǔn)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求介于硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)之間，適用于大多數(shù)一般性應(yīng)用D.所有的嵌入式操作系統(tǒng)都可以嚴(yán)格地分為硬實(shí)時(shí)、軟實(shí)時(shí)和準(zhǔn)實(shí)時(shí)這三類，不存在其他情況二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何根據(jù)任務(wù)的緊急程度和重要性分配優(yōu)先級(jí)。2、（本題5分）解釋測(cè)試用例生成和測(cè)試框架的選擇。3、（本題5分）解釋如何根據(jù)功耗分析結(jié)果進(jìn)行嵌入式系統(tǒng)的低功耗優(yōu)化。4、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何進(jìn)行內(nèi)核的編譯和鏈接。5、（本題5分）簡(jiǎn)述嵌入式操作系統(tǒng)中的電源故障處理策略。三、編程題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）編寫代碼，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的指紋傳感器驅(qū)動(dòng)程序。2、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個(gè)氮氧化物傳感器檢測(cè)氮氧化物濃度。3、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)嵌入式程序，使用pH值變化率傳感器檢測(cè)溶液的pH值變化率。4、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)RTC時(shí)鐘的時(shí)鐘可靠性測(cè)試程序。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用電導(dǎo)率變化率傳感器檢測(cè)電導(dǎo)率變化