安徽涉外經(jīng)濟職業(yè)學院《嵌入式系統(tǒng)原理與開發(fā)》2023-2024學年第二學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁安徽涉外經(jīng)濟職業(yè)學院

《嵌入式系統(tǒng)原理與開發(fā)》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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)開發(fā)中，電源管理是一個重要的考慮因素。假設一個便攜式嵌入式設備需要在電池供電下長時間運行。以下關于電源管理策略的描述，正確的是：（）A.讓設備始終以最高性能運行，不考慮電源消耗B.根據(jù)設備的工作狀態(tài)動態(tài)調(diào)整處理器頻率和設備功耗，在性能和電源消耗之間取得平衡C.關閉所有不必要的硬件設備，以最大限度延長電池壽命，即使這可能影響系統(tǒng)功能D.電源管理由硬件自動完成，操作系統(tǒng)無需干預2、嵌入式系統(tǒng)中的引導加載程序（Bootloader）負責系統(tǒng)的初始化和啟動。假設一個嵌入式設備的存儲介質(zhì)上有多個操作系統(tǒng)映像，以下關于引導加載程序的描述，哪一項是不準確的？（）A.引導加載程序可以選擇加載不同的操作系統(tǒng)映像B.引導加載程序需要對硬件進行初步的初始化，為操作系統(tǒng)的運行創(chuàng)造條件C.引導加載程序的代碼通常存儲在只讀存儲器（ROM）中，不可修改D.引導加載程序可以通過網(wǎng)絡進行更新和升級3、嵌入式操作系統(tǒng)的任務調(diào)度算法直接影響系統(tǒng)的性能和實時性。假設一個有多個實時任務和非實時任務的系統(tǒng)。以下關于任務調(diào)度算法選擇的描述，正確的是：（）A.采用先來先服務（FCFS）調(diào)度算法，保證任務的公平性B.選擇基于優(yōu)先級的調(diào)度算法，優(yōu)先執(zhí)行實時任務C.使用時間片輪轉調(diào)度算法，平均分配CPU時間給所有任務D.任務調(diào)度算法對系統(tǒng)性能影響不大，可以隨意選擇4、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）技術可以根據(jù)系統(tǒng)負載動態(tài)調(diào)整電壓和頻率。假設一個嵌入式設備的工作負載變化較大。以下關于DVFS的描述，哪一項是不準確的？（）A.DVFS可以在系統(tǒng)負載低時降低電壓和頻率，以節(jié)省功耗B.調(diào)整電壓和頻率的過程需要一定的時間，可能會影響系統(tǒng)的實時性能C.DVFS技術需要硬件支持，同時操作系統(tǒng)需要相應的驅(qū)動和管理策略D.為了最大限度地節(jié)省功耗，應該始終將電壓和頻率調(diào)整到最低值5、當一個嵌入式操作系統(tǒng)需要與外部網(wǎng)絡進行通信，例如物聯(lián)網(wǎng)設備上傳數(shù)據(jù)到云服務器，在網(wǎng)絡連接不穩(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-響應模式D.MQTT協(xié)議，專為低帶寬和不穩(wěn)定網(wǎng)絡設計6、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確的響應，響應時間要求在毫秒級別。同時，系統(tǒng)還需要保證任務執(zhí)行的確定性和可預測性。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.先來先服務調(diào)度算法B.優(yōu)先級調(diào)度算法，根據(jù)任務的緊急程度分配優(yōu)先級C.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法D.時間片輪轉調(diào)度算法7、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一個關鍵部分。假設一個嵌入式設備需要同時運行多個任務，且這些任務對內(nèi)存的需求各不相同。有的任務需要較大的連續(xù)內(nèi)存空間來處理大量數(shù)據(jù)，有的任務則只需要較小的內(nèi)存塊進行頻繁的讀寫操作。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)存預先劃分為固定大小的分區(qū)B.動態(tài)分區(qū)分配，根據(jù)任務需求實時分配內(nèi)存C.分頁式內(nèi)存管理，將內(nèi)存劃分為固定大小的頁D.分段式內(nèi)存管理，根據(jù)程序的邏輯分段分配內(nèi)存8、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要進行任務調(diào)度。假設一個智能手表的嵌入式系統(tǒng)，其中有顯示更新任務、傳感器數(shù)據(jù)采集任務和通信任務等。在這種情況下，以下哪種任務調(diào)度算法可能最適合？（）A.先來先服務調(diào)度算法，按照任務到達的先后順序執(zhí)行B.優(yōu)先級調(diào)度算法，根據(jù)任務的重要性和緊急程度分配優(yōu)先級C.時間片輪轉調(diào)度算法，每個任務輪流獲得固定的執(zhí)行時間D.隨機調(diào)度算法，隨機選擇任務執(zhí)行，以實現(xiàn)公平性9、在嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘（RTC）對于時間相關的操作非常重要。假設一個嵌入式設備需要精確的時間記錄和定時功能。以下關于實時時鐘的描述，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確性B.可以通過編程設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D.操作系統(tǒng)需要提供接口來讀取和設置實時時鐘的時間10、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常需要進行定制和配置。假設一個嵌入式系統(tǒng)對安全性要求較高，需要增強內(nèi)核的安全特性。以下哪些內(nèi)核配置選項可能有助于提高安全性？（）A.啟用內(nèi)存保護機制，防止非法訪問內(nèi)存B.關閉不必要的系統(tǒng)服務和端口，減少攻擊面C.加強用戶認證和授權機制，限制對系統(tǒng)資源的訪問D.以上選項都可以增強嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的安全性11、在嵌入式操作系統(tǒng)中，進程間通信機制的選擇需要根據(jù)具體應用場景來決定。假設兩個進程需要頻繁地交換大量數(shù)據(jù)，對通信效率要求很高。以下哪種進程間通信方式最為合適？（）A.管道B.消息隊列C.共享內(nèi)存D.套接字12、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動態(tài)電源管理（DPM）技術可以有效地降低系統(tǒng)功耗。假設一個嵌入式設備在不同的工作模式下有不同的功耗需求，以下關于動態(tài)電源管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.根據(jù)系統(tǒng)的負載情況動態(tài)調(diào)整處理器的工作頻率和電壓B.關閉暫時不使用的硬件設備，以降低功耗C.動態(tài)電源管理可以完全消除系統(tǒng)的功耗，實現(xiàn)零功耗運行D.需要在功耗降低和系統(tǒng)性能之間進行平衡13、假設一個嵌入式系統(tǒng)需要運行一個復雜的圖形用戶界面（GUI），例如智能手表的操作界面，對界面的響應速度和資源占用有嚴格要求。以下哪種GUI框架和技術更適合這種嵌入式應用？（）A.Qt框架，功能強大但資源消耗較大B.MiniGUI框架，輕量級且適合嵌入式環(huán)境C.自行開發(fā)基于底層圖形庫的GUID.不使用GUI，采用命令行界面14、在嵌入式操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的可移植性是一個重要的考慮因素。假設一個嵌入式系統(tǒng)需要從一種硬件平臺移植到另一種具有不同架構和特性的平臺。以下哪種方法能夠最大程度地減少移植的工作量和風險？（）A.使用與硬件平臺緊密耦合的代碼B.采用跨平臺的開發(fā)框架和庫C.針對每個平臺重新編寫全部代碼D.忽略可移植性，只在原平臺上運行15、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)進行實時監(jiān)測和預警。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可能會被應用？（）A.傳感器冗余B.自診斷算法C.故障預警機制D.以上都是16、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全方面，加密算法起著重要的作用。假設一個嵌入式設備需要在網(wǎng)絡通信中保護數(shù)據(jù)的機密性和完整性，以下關于加密算法的描述，哪一項是不正確的？（）A.AES是一種常用的對稱加密算法，加密和解密使用相同的密鑰B.RSA是一種非對稱加密算法，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)中只能使用對稱加密算法，不能使用非對稱加密算法17、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡應用中，網(wǎng)絡協(xié)議棧的選擇很重要。假設一個遠程監(jiān)控的嵌入式設備需要通過網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)。以下關于網(wǎng)絡協(xié)議棧的考慮，哪一項是不正確的？（）A.選擇輕量級的網(wǎng)絡協(xié)議棧，以減少系統(tǒng)資源的占用B.考慮協(xié)議棧的安全性，如支持加密傳輸C.網(wǎng)絡協(xié)議棧的性能主要取決于其支持的最高網(wǎng)絡速度D.協(xié)議棧的可擴展性，以便適應未來可能的功能升級18、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，內(nèi)存管理是一個重要的環(huán)節(jié)。假設一個嵌入式設備需要同時運行多個應用程序，且內(nèi)存資源有限。以下關于內(nèi)存管理策略的描述，哪一項是錯誤的？（）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)，每個應用程序分配一個分區(qū)，易于實現(xiàn)但會產(chǎn)生內(nèi)部碎片B.動態(tài)分區(qū)內(nèi)存管理根據(jù)應用程序的需求動態(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，通過頁表進行映射，便于內(nèi)存共享和保護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19、在一個嵌入式網(wǎng)絡設備中，如智能路由器，需要處理大量的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包，并進行快速的路由決策。為了提高網(wǎng)絡性能和數(shù)據(jù)包處理速度，以下哪種技術可能會被應用？（）A.硬件加速B.軟件優(yōu)化C.負載均衡D.以上都是20、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核架構對于系統(tǒng)性能和資源利用有著重要影響。假設一個資源受限的嵌入式設備，需要高效地運行多個任務。以下關于內(nèi)核架構的描述，哪一項是不準確的？（）A.微內(nèi)核架構將核心功能精簡，只保留最基本的部分，其他功能作為服務運行在用戶空間，提高了系統(tǒng)的可擴展性B.宏內(nèi)核架構將系統(tǒng)的主要功能都集成在內(nèi)核中，減少了內(nèi)核與用戶空間的切換開銷，提高了系統(tǒng)的性能C.混合內(nèi)核架構結合了微內(nèi)核和宏內(nèi)核的優(yōu)點，在保證性能的同時具備一定的可擴展性D.對于資源受限的嵌入式設備，宏內(nèi)核架構總是比微內(nèi)核架構更適合，因為其性能更高二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述搶占式任務調(diào)度和非搶占式任務調(diào)度的優(yōu)缺點。2、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)的調(diào)試工具和技術有哪些？3、（本題5分）解釋如何在嵌入式系統(tǒng)中進行熱仿真和優(yōu)化。4、（本題5分）簡述壓力測試和長時間運行測試的方法。5、（本題5分）解釋根據(jù)數(shù)據(jù)特點和性能需求選擇合適算法。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，使用風速差傳感器檢測風速差。2、（本題5分）創(chuàng)建一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的中斷處理程序，處理外部按鍵中斷。3、（本題5分）設計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的任務優(yōu)先級調(diào)整程序。4、（本題5分）設計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的中斷優(yōu)先級配置程序。5、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用pH值變化率傳感器檢測溶液的pH值變化率。四、分析題（本大