北京郵電大學《嵌入式系統(tǒng)》2022-2023學年第一學期期末試卷

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《嵌入式系統(tǒng)》2022-2023學年第一學期期末試卷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、嵌入式操作系統(tǒng)的內核同步機制用于保證多任務環(huán)境下數據的一致性和正確性。假設多個任務同時訪問共享資源。以下關于內核同步機制的描述，哪一項是錯誤的？（）A.信號量可以用于實現任務之間的互斥和同步B.互斥鎖可以保證在同一時刻只有一個任務訪問共享資源C.條件變量用于任務之間的等待和通知，通常與互斥鎖配合使用D.內核同步機制會增加系統(tǒng)的開銷，因此在實際應用中應該盡量避免使用2、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)掛載和卸載需要謹慎處理。假設一個嵌入式設備在運行過程中需要動態(tài)掛載和卸載文件系統(tǒng)。以下關于這一操作的描述，正確的是：（）A.可以隨意進行文件系統(tǒng)的掛載和卸載，不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性B.在掛載和卸載時，需要處理好文件系統(tǒng)的一致性和數據完整性C.文件系統(tǒng)的掛載和卸載對系統(tǒng)性能沒有影響，無需特別關注D.嵌入式系統(tǒng)不支持動態(tài)文件系統(tǒng)掛載和卸載3、嵌入式操作系統(tǒng)的內核裁剪是為了滿足特定應用的需求和資源限制。假設一個簡單的嵌入式傳感器設備，只需要基本的任務調度和通信功能。在進行內核裁剪時，以下哪些部分可能會被去除？（）A.復雜的內存管理模塊，因為設備內存需求簡單B.完整的網絡協(xié)議棧，因為設備不需要聯網C.高級的設備驅動支持，因為傳感器設備驅動相對簡單D.以上選項都有可能被裁剪以減小內核體積4、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)對于數據的存儲和管理至關重要。假設有一個嵌入式設備，需要頻繁地讀寫小文件，并且對存儲介質的空間利用率要求較高。以下哪種文件系統(tǒng)可能是最適合的選擇？（）A.FAT32B.NTFSC.ext4D.JFFS25、在嵌入式操作系統(tǒng)中，設備驅動程序起著重要的作用。假設要為一個新型的傳感器開發(fā)設備驅動程序，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)方法和技術是最為關鍵的？（）A.直接在操作系統(tǒng)內核中編寫驅動代碼B.使用操作系統(tǒng)提供的驅動框架和接口C.參考類似傳感器的驅動程序進行修改D.自行設計全新的驅動架構6、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性是一個關鍵特性。假設一個嵌入式系統(tǒng)用于控制醫(yī)療設備，對響應時間有嚴格要求。以下關于實時操作系統(tǒng)（RTOS）在這種場景下的特點描述，正確的是：（）A.RTOS能夠保證任務在規(guī)定的時間內完成響應，具有確定性B.RTOS采用復雜的調度算法，導致系統(tǒng)資源開銷較大，但能確保實時性C.RTOS不支持多任務處理，以專注于關鍵任務的實時響應D.RTOS對硬件資源要求較低，適用于資源受限的嵌入式設備7、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的工業(yè)控制設備中，例如數控機床的控制系統(tǒng)，需要對多個執(zhí)行機構進行精確的定時控制，以保證加工精度和效率。以下哪種定時機制在這種情況下能夠提供更高的定時精度和穩(wěn)定性？（）A.軟件定時器，通過操作系統(tǒng)的時鐘中斷實現B.硬件定時器，利用專門的定時器芯片C.基于網絡時間協(xié)議（NTP）的定時D.不使用定時機制，依靠任務的執(zhí)行順序控制8、嵌入式系統(tǒng)的可靠性設計是確保系統(tǒng)在各種惡劣環(huán)境下正常運行的關鍵。假設一個嵌入式設備將用于高溫、高濕度和強電磁干擾的環(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.采用冗余設計B.加強電磁屏蔽C.進行嚴格的測試D.選擇高質量的元器件9、假設在一個嵌入式醫(yī)療設備中，操作系統(tǒng)需要支持長時間穩(wěn)定運行，并且對功耗有嚴格的限制。在這種情況下，對于設備中的各種外部設備，如傳感器、顯示屏和通信模塊，以下哪種電源管理策略能夠在保證設備正常工作的同時最大程度地降低功耗？（）A.動態(tài)電壓頻率調整B.定時關閉未使用設備C.深度睡眠模式D.以上都是10、在嵌入式系統(tǒng)中，中斷處理是響應外部事件的重要機制。假設一個嵌入式設備需要快速響應外部中斷。以下關于中斷處理的描述，哪一項是不正確的？（）A.中斷處理程序應該盡量短小精悍，以減少中斷響應時間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該進行耗時的操作，如大量的數據計算和文件操作D.中斷處理的優(yōu)先級是固定的，不能根據系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行動態(tài)調整11、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。假設一個嵌入式應用程序在運行時存在性能瓶頸，需要進行優(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現功能B.代碼精簡，去除不必要的代碼和注釋C.編譯器優(yōu)化選項的設置，讓編譯器自動優(yōu)化代碼D.以上方法結合使用，根據具體情況選擇合適的優(yōu)化策略12、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性是一個關鍵特性。假設一個嵌入式系統(tǒng)用于控制工業(yè)生產線上的機器人，要求對外部事件的響應在嚴格的時間限制內。以下關于實時操作系統(tǒng)的分類，哪一項是不正確的？（）A.硬實時操作系統(tǒng)對任務的響應時間有極其嚴格的要求，錯過時限會導致嚴重后果B.軟實時操作系統(tǒng)允許任務在一定程度上錯過時限，但仍能保證系統(tǒng)的整體性能C.準實時操作系統(tǒng)的實時性要求介于硬實時和軟實時之間，適用于大多數一般性應用D.所有的嵌入式操作系統(tǒng)都可以嚴格地分為硬實時、軟實時和準實時這三類，不存在其他情況13、在嵌入式系統(tǒng)的應用開發(fā)中，多任務調度是常見的需求。假設一個嵌入式設備需要同時運行多個實時任務和非實時任務。以下關于任務調度的描述，哪一項是不正確的？（）A.實時任務通常具有更高的優(yōu)先級，以保證其在規(guī)定時間內得到執(zhí)行B.非實時任務可以在實時任務空閑時獲得處理器資源C.任務調度算法只考慮任務的優(yōu)先級，不考慮任務的執(zhí)行時間和資源需求D.可以采用搶占式調度或非搶占式調度策略，根據系統(tǒng)需求進行選擇14、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。假設一個嵌入式音頻處理系統(tǒng)，需要實時處理大量的音頻數據。以下關于代碼優(yōu)化的方法，哪一項是不正確的？（）A.減少函數調用的層次，提高代碼執(zhí)行效率B.使用復雜的數據結構來提高代碼的可讀性，而不考慮性能C.優(yōu)化算法，減少不必要的計算和重復操作D.利用硬件特性，如特定的指令集和寄存器，進行優(yōu)化15、在嵌入式操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的選擇會影響系統(tǒng)的性能和存儲效率。假設一個嵌入式設備需要存儲大量的小文件，并且對文件的讀寫速度有較高要求。以下哪種文件系統(tǒng)更適合這種應用場景？（）A.FAT文件系統(tǒng)B.NTFS文件系統(tǒng)C.EXT文件系統(tǒng)D.JFFS2文件系統(tǒng)16、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.根據系統(tǒng)的負載情況動態(tài)調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17、在嵌入式系統(tǒng)的網絡應用中，網絡協(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絡傳輸數據。以下關于網絡協(xié)議棧的考慮，哪一項是不正確的？（）A.選擇輕量級的網絡協(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.網絡協(xié)議棧的性能主要取決于其支持的最高網絡速度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)的傳感器數據采集過程中，需要進行數據濾波和校準。假設一個嵌入式設備采集的傳感器數據存在噪聲和偏差。以下關于數據處理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以采用均值濾波、中值濾波等方法去除數據中的噪聲B.通過校準可以修正傳感器的測量偏差，提高數據的準確性C.數據濾波和校準會增加系統(tǒng)的計算負擔，應盡量避免使用D.可以根據傳感器的特性和應用需求選擇合適的數據處理方法19、嵌入式操作系統(tǒng)的內核通常支持搶占式調度。假設一個低優(yōu)先級任務正在執(zhí)行，此時一個高優(yōu)先級任務就緒。以下關于搶占式調度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會立即暫停低優(yōu)先級任務，切換到高優(yōu)先級任務執(zhí)行B.低優(yōu)先級任務會繼續(xù)執(zhí)行完當前的時間片，然后再切換到高優(yōu)先級任務C.操作系統(tǒng)會根據任務的重要性決定是否搶占，而不是僅僅基于優(yōu)先級D.搶占式調度會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此應盡量避免使用20、在一個嵌入式操作系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的可靠性和容錯能力，對于關鍵任務的數據存儲和恢復，以下哪種技術或方法可能會被采用？（）A.定期數據備份B.數據冗余存儲C.錯誤檢測和糾正碼D.以上都是二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的可裁剪性？2、（本題5分）解釋如何使用性能分析工具優(yōu)化嵌入式系統(tǒng)的實時性能。3、（本題5分）簡述設備驅動程序的編寫流程。4、（本題5分）解釋在線調試和離線調試的方法。5、（本題5分）解釋優(yōu)化任務上下文保存和恢復的方法。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個任務刪除機制，釋放任務資源。2、（本題5分）創(chuàng)建一個任務，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個二氧化碳傳感器檢測二氧化碳濃度。3、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個觸摸屏驅動程序，獲取觸摸坐標。4、（本題5分）創(chuàng)建一個任務，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個風速傳感器檢測風速。5、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現一個LoRaWAN通信程序，接入LoRaWAN網絡。四、分析題（本大題共3個小題，