宜賓學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計實驗》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第二學(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批閱人一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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、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2、嵌入式操作系統(tǒng)在與網(wǎng)絡(luò)連接時，需要考慮網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。假設(shè)一個遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接的描述，哪一項是不正確的？（）A.選擇穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如Wi-Fi或藍(lán)牙B.可以不考慮網(wǎng)絡(luò)信號的強(qiáng)度和干擾，只要能連接就行C.對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗和糾錯，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性D.建立網(wǎng)絡(luò)連接的重試機(jī)制，以應(yīng)對暫時的網(wǎng)絡(luò)故障3、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，電源管理的策略需要根據(jù)系統(tǒng)的工作模式進(jìn)行調(diào)整。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備有正常工作模式和低功耗模式。以下關(guān)于電源管理模式切換的描述，正確的是：（）A.根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載和任務(wù)需求，自動在不同模式之間切換B.由用戶手動選擇電源管理模式，以適應(yīng)不同的使用場景C.系統(tǒng)始終保持在正常工作模式，以保證性能不受影響D.低功耗模式只在電池電量低于一定閾值時啟用4、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核同步機(jī)制用于保證多任務(wù)環(huán)境下數(shù)據(jù)的一致性和正確性。假設(shè)多個任務(wù)同時訪問共享資源。以下關(guān)于內(nèi)核同步機(jī)制的描述，哪一項是錯誤的？（）A.信號量可以用于實現(xiàn)任務(wù)之間的互斥和同步B.互斥鎖可以保證在同一時刻只有一個任務(wù)訪問共享資源C.條件變量用于任務(wù)之間的等待和通知，通常與互斥鎖配合使用D.內(nèi)核同步機(jī)制會增加系統(tǒng)的開銷，因此在實際應(yīng)用中應(yīng)該盡量避免使用5、在嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘（RTC）是一個重要的組件。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，正確的是：（）A.實時時鐘由電池供電，即使設(shè)備斷電也能保持時間B.實時時鐘的精度主要取決于晶振的頻率，頻率越高精度越高C.可以通過軟件編程設(shè)置實時時鐘的初始時間和鬧鐘功能D.以上描述都是關(guān)于嵌入式系統(tǒng)中實時時鐘的正確特點6、嵌入式操作系統(tǒng)的中斷處理機(jī)制直接影響系統(tǒng)的響應(yīng)性能。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)需要實時響應(yīng)外部中斷事件。以下關(guān)于中斷處理的描述，正確的是：（）A.中斷處理程序應(yīng)盡量短小精悍，快速完成關(guān)鍵處理，將復(fù)雜操作放入后臺任務(wù)B.中斷處理程序可以執(zhí)行長時間的復(fù)雜計算，以一次性完成所有相關(guān)處理C.忽略中斷優(yōu)先級，按照接收順序依次處理中斷D.中斷處理完全由硬件負(fù)責(zé)，操作系統(tǒng)不參與7、對于一個運行嵌入式操作系統(tǒng)的智能交通系統(tǒng)設(shè)備，例如車載導(dǎo)航儀，需要快速處理大量的地理信息和實時交通數(shù)據(jù)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法更適合提高數(shù)據(jù)處理的效率？（）A.二叉搜索樹，用于快速查找數(shù)據(jù)B.哈希表，實現(xiàn)快速的插入和查找C.鏈表，方便數(shù)據(jù)的動態(tài)添加和刪除D.數(shù)組，簡單直觀但查找效率較低8、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性是一個關(guān)鍵特性。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)用于控制醫(yī)療設(shè)備，對響應(yīng)時間有嚴(yán)格要求。以下關(guān)于實時操作系統(tǒng)（RTOS）在這種場景下的特點描述，正確的是：（）A.RTOS能夠保證任務(wù)在規(guī)定的時間內(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，但能確保實時性C.RTOS不支持多任務(wù)處理，以專注于關(guān)鍵任務(wù)的實時響應(yīng)D.RTOS對硬件資源要求較低，適用于資源受限的嵌入式設(shè)備9、在嵌入式操作系統(tǒng)中，以下哪種內(nèi)存分配方式速度較快但容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片？（）A.動態(tài)分配B.靜態(tài)分配C.堆分配D.棧分配10、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務(wù)優(yōu)先級反轉(zhuǎn)是一個需要解決的問題。假設(shè)一個高優(yōu)先級任務(wù)因為等待一個被低優(yōu)先級任務(wù)占用的資源而被阻塞。以下關(guān)于解決任務(wù)優(yōu)先級反轉(zhuǎn)的方法，正確的是：（）A.使用優(yōu)先級繼承機(jī)制，暫時提高占用資源的低優(yōu)先級任務(wù)的優(yōu)先級B.始終保持高優(yōu)先級任務(wù)的優(yōu)先級不變，讓低優(yōu)先級任務(wù)等待C.降低高優(yōu)先級任務(wù)的優(yōu)先級，避免出現(xiàn)優(yōu)先級反轉(zhuǎn)D.直接終止低優(yōu)先級任務(wù)，釋放資源給高優(yōu)先級任務(wù)11、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12、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)一個工業(yè)控制設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)需要與多個傳感器進(jìn)行高速通信。以下關(guān)于通信接口選擇的描述，哪一項是不正確的？（）A.串行通信速度慢，但線路簡單，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13、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14、對于一個運行嵌入式操作系統(tǒng)的無人機(jī)飛行控制系統(tǒng)，需要對飛機(jī)的姿態(tài)、速度和位置等信息進(jìn)行實時采集和處理，并根據(jù)控制算法生成控制指令。在這種高動態(tài)和實時性要求的場景下，以下哪種傳感器融合技術(shù)能夠提供更準(zhǔn)確和可靠的狀態(tài)估計？（）A.簡單的加權(quán)平均融合B.基于卡爾曼濾波的融合C.不進(jìn)行傳感器融合，單獨使用單個傳感器數(shù)據(jù)D.隨機(jī)選擇傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行融合15、在嵌入式操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動程序起著重要的作用。假設(shè)要為一個新型的傳感器開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序，該傳感器具有獨特的接口和通信協(xié)議。為了確保驅(qū)動程序的高效性、穩(wěn)定性和可移植性，以下哪種開發(fā)方法和技術(shù)是最為關(guān)鍵的？（）A.直接在操作系統(tǒng)內(nèi)核中編寫驅(qū)動代碼B.使用操作系統(tǒng)提供的驅(qū)動框架和接口C.參考類似傳感器的驅(qū)動程序進(jìn)行修改D.自行設(shè)計全新的驅(qū)動架構(gòu)16、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一個關(guān)鍵部分。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要同時運行多個任務(wù)，且這些任務(wù)對內(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.動態(tài)分區(qū)分配，根據(jù)任務(wù)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17、在嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要環(huán)節(jié)。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)的某個關(guān)鍵函數(shù)執(zhí)行效率較低，需要進(jìn)行優(yōu)化。以下哪種優(yōu)化方法在不影響功能的前提下能夠最大程度地提高性能？（）A.減少函數(shù)的參數(shù)數(shù)量B.使用更高效的算法重新實現(xiàn)函數(shù)C.減少函數(shù)內(nèi)部的條件判斷D.增加函數(shù)的代碼注釋以提高可讀性18、在嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存保護(hù)機(jī)制中，虛擬內(nèi)存通常不是必需的。假設(shè)一個簡單的電子秤的嵌入式系統(tǒng)，內(nèi)存資源有限。以下關(guān)于內(nèi)存保護(hù)的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用硬件機(jī)制來實現(xiàn)內(nèi)存訪問的權(quán)限控制B.不需要復(fù)雜的內(nèi)存保護(hù)機(jī)制，因為系統(tǒng)功能簡單C.內(nèi)存保護(hù)會增加系統(tǒng)的開銷，在簡單系統(tǒng)中可以忽略D.即使是簡單系統(tǒng)，也應(yīng)該采用虛擬內(nèi)存來提高內(nèi)存管理的靈活性19、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)一個嵌入式設(shè)備需要同時運行多個實時任務(wù)和非實時任務(wù)。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，哪一項是不正確的？（）A.實時任務(wù)通常具有更高的優(yōu)先級，以保證其在規(guī)定時間內(nèi)得到執(zhí)行B.非實時任務(wù)可以在實時任務(wù)空閑時獲得處理器資源C.任務(wù)調(diào)度算法只考慮任務(wù)的優(yōu)先級，不考慮任務(wù)的執(zhí)行時間和資源需求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20、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核移植是一項復(fù)雜的工作。假設(shè)要將一個現(xiàn)有的內(nèi)核移植到一個新的硬件平臺上，需要修改內(nèi)核的多個部分。以下哪個方面的修改通常是最為關(guān)鍵和困難的？（）A.驅(qū)動程序的適配B.內(nèi)存管理的調(diào)整C.進(jìn)程調(diào)度的優(yōu)化D.中斷處理的修改21、在嵌入式操作系統(tǒng)中，以下哪種同步機(jī)制可以用于實現(xiàn)多個線程對共享資源的互斥訪問？（）A.互斥鎖B.條件變量C.自旋鎖D.以上都是22、嵌入式系統(tǒng)中的實時內(nèi)核通常需要滿足嚴(yán)格的時間約束。假設(shè)一個實時內(nèi)核需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務(wù)調(diào)度和中斷處理，以下關(guān)于實時內(nèi)核性能評估的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.可以通過測量任務(wù)切換時間、中斷響應(yīng)時間等指標(biāo)來評估實時內(nèi)核的性能B.實時內(nèi)核的性能只與軟件實現(xiàn)有關(guān)，與硬件平臺無關(guān)C.最壞情況執(zhí)行時間（WCET）是評估實時內(nèi)核性能的重要參數(shù)之一D.實時內(nèi)核的性能評估需要在實際的應(yīng)用場景中進(jìn)行，以獲得準(zhǔn)確的結(jié)果23、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務(wù)間通信機(jī)制有多種，如信號量、消息隊列和共享內(nèi)存。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)中有多個任務(wù)需要協(xié)同工作。以下關(guān)于任務(wù)間通信的描述，哪一項是不正確的？（）A.信號量用于實現(xiàn)任務(wù)之間的同步和互斥B.消息隊列可以傳遞較大的數(shù)據(jù)量，但通信效率相對較低C.共享內(nèi)存可以提供快速的數(shù)據(jù)交換，但需要注意數(shù)據(jù)的一致性D.任務(wù)間通信機(jī)制的選擇只取決于任務(wù)的數(shù)量，與數(shù)據(jù)量和通信頻率無關(guān)24、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門狗（Watchdog）機(jī)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)在運行過程中出現(xiàn)死機(jī)。以下關(guān)于看門狗的描述，哪一項是不正確的？（）A.看門狗定時器在規(guī)定時間內(nèi)未被刷新，系統(tǒng)會自動復(fù)位B.可以通過軟件編程設(shè)置看門狗的超時時間和復(fù)位策略C.看門狗機(jī)制只能用于檢測軟件故障，對硬件故障無效D.合理使用看門狗可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性25、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點之間需要進(jìn)行低功耗、遠(yuǎn)距離的無線通信。以下哪種無線通信技術(shù)可能是最佳選擇？（）A.ZigbeeB.Wi-FiC.BluetoothD.LoRa二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述如何在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)高效的數(shù)學(xué)運算（如浮點數(shù)運算）。2、（本題5分）簡述代碼覆蓋率分析工具的作用和使用方法。3、（本題5分）解釋基于傳感器數(shù)據(jù)的電源管理策略。4、（本題5分）解釋定位數(shù)據(jù)的獲取和處理。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，使用指紋識別模塊進(jìn)行身份驗證。2、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)一個DMA數(shù)據(jù)傳輸程序，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。3、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個Zigbee終端設(shè)備程序，加入Zigbee網(wǎng)絡(luò)。4、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個加速度傳感器驅(qū)動程序，獲取加速度數(shù)據(jù)。5、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個二叉樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并