浙江萬里學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計》2021-2022學(xué)年第一學(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)的中斷處理機(jī)制對于系統(tǒng)的響應(yīng)性能至關(guān)重要。假設(shè)一個安防監(jiān)控嵌入式系統(tǒng)，需要及時響應(yīng)外部傳感器的中斷信號。以下關(guān)于中斷處理的描述，哪一項是正確的？（）A.中斷處理程序應(yīng)該盡可能短小精悍，以減少中斷響應(yīng)時間B.可以在中斷處理程序中執(zhí)行復(fù)雜的計算和數(shù)據(jù)處理C.中斷優(yōu)先級越高，響應(yīng)時間越慢D.中斷處理與系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度無關(guān)2、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3、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(jī)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(zhǔn)確的響應(yīng)，響應(yīng)時間要求在毫秒級別。同時，系統(tǒng)還需要保證任務(wù)執(zhí)行的確定性和可預(yù)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(wù)調(diào)度算法B.優(yōu)先級調(diào)度算法，根據(jù)任務(wù)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(zhuǎn)調(diào)度算法4、在嵌入式系統(tǒng)中，實時操作系統(tǒng)的上下文切換時間對系統(tǒng)性能有影響。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)需要頻繁進(jìn)行任務(wù)切換。以下關(guān)于減少上下文切換時間的方法，正確的是：（）A.優(yōu)化任務(wù)的保存和恢復(fù)操作，減少數(shù)據(jù)的保存和恢復(fù)量B.增加任務(wù)的執(zhí)行時間，減少任務(wù)切換的頻率C.簡化任務(wù)的上下文信息，只保存關(guān)鍵的狀態(tài)數(shù)據(jù)D.以上方法都可以有效地減少實時操作系統(tǒng)的上下文切換時間5、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要在低功耗的情況下保持系統(tǒng)的運行。假設(shè)一個基于電池供電的嵌入式設(shè)備，在系統(tǒng)空閑時需要降低功耗以延長電池壽命。以下哪種技術(shù)可以有效地實現(xiàn)這一目標(biāo)？（）A.動態(tài)電壓頻率調(diào)整B.關(guān)閉部分不必要的硬件設(shè)備C.進(jìn)入睡眠模式D.以上都是6、在嵌入式系統(tǒng)的安全機(jī)制方面，需要防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)泄露。假設(shè)一個涉及敏感信息的嵌入式設(shè)備。以下關(guān)于安全機(jī)制的描述，正確的是：（）A.不采取任何安全措施，依賴設(shè)備的物理保護(hù)B.實施身份認(rèn)證、加密和訪問控制等安全策略C.安全機(jī)制會增加系統(tǒng)開銷，影響性能，應(yīng)盡量減少使用D.嵌入式系統(tǒng)不存在安全風(fēng)險，無需關(guān)注7、在嵌入式系統(tǒng)的音頻處理中，數(shù)字信號處理（DSP）技術(shù)常常被應(yīng)用。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要實現(xiàn)音頻的編碼和解碼。以下關(guān)于音頻DSP的描述，哪一項是錯誤的？（）A.DSP算法可以有效地對音頻信號進(jìn)行壓縮和濾波等處理B.音頻DSP的計算復(fù)雜度較高，需要合理優(yōu)化以滿足實時性要求C.可以使用專用的DSP芯片或在通用處理器上通過軟件實現(xiàn)音頻處理功能D.音頻DSP只關(guān)注音頻的質(zhì)量，對系統(tǒng)的資源消耗無需考慮8、在一個嵌入式醫(yī)療成像設(shè)備中，如便攜式超聲設(shè)備，需要對圖像進(jìn)行實時處理和優(yōu)化。以下哪種圖像處理算法和技術(shù)可能會被應(yīng)用？（）A.圖像增強(qiáng)B.圖像壓縮C.圖像分割D.以上都是9、在嵌入式操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動程序起著重要作用。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)中需要連接一個新型的傳感器，該傳感器具有獨特的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。為了使操作系統(tǒng)能夠正確地與該傳感器進(jìn)行交互，以下哪種方式開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序更為高效和可靠？（）A.直接在操作系統(tǒng)內(nèi)核中編寫驅(qū)動程序，以獲得最高的性能和訪問權(quán)限B.使用用戶空間的庫函數(shù)來模擬驅(qū)動程序的功能C.基于現(xiàn)有的類似傳感器的驅(qū)動程序進(jìn)行修改和適配D.購買第三方提供的通用驅(qū)動程序，不進(jìn)行任何定制開發(fā)10、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常需要進(jìn)行定制和配置。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)對安全性要求較高，需要增強(qiáng)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(hù)機(jī)制，防止非法訪問內(nèi)存B.關(guān)閉不必要的系統(tǒng)服務(wù)和端口，減少攻擊面C.加強(qiáng)用戶認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制，限制對系統(tǒng)資源的訪問D.以上選項都可以增強(qiáng)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的安全性11、嵌入式操作系統(tǒng)的安全機(jī)制對于保護(hù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)至關(guān)重要。假設(shè)一個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，哪一項是不正確的？（）A.采用加密技術(shù)對敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲和傳輸B.定期更新系統(tǒng)補丁，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.對用戶的身份進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)，限制非法訪問12、嵌入式操作系統(tǒng)的可靠性設(shè)計對于關(guān)鍵應(yīng)用至關(guān)重要。假設(shè)一個用于醫(yī)療設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)。以下關(guān)于可靠性保障的描述，正確的是：（）A.不進(jìn)行任何額外的可靠性設(shè)計，依靠操作系統(tǒng)的默認(rèn)機(jī)制B.采用冗余設(shè)計、錯誤檢測和恢復(fù)機(jī)制，確保系統(tǒng)在故障情況下仍能正常運行C.只關(guān)注功能實現(xiàn)，忽略可靠性方面的考慮D.可靠性設(shè)計會增加系統(tǒng)成本和復(fù)雜性，應(yīng)盡量避免13、嵌入式操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)支持對于實現(xiàn)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)功能至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要接入無線網(wǎng)絡(luò)。以下關(guān)于嵌入式網(wǎng)絡(luò)支持的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用輕量級的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，如lwIP，來減少資源占用B.無線網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序需要適配不同的無線芯片和通信標(biāo)準(zhǔn)C.嵌入式操作系統(tǒng)需要提供網(wǎng)絡(luò)配置和管理的接口，方便用戶設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)D.所有的嵌入式操作系統(tǒng)都具備完善的網(wǎng)絡(luò)功能，無需額外的開發(fā)和配置14、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理對于系統(tǒng)性能和資源利用至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的內(nèi)存有限，需要高效地管理內(nèi)存。在這種情況下，以下哪種內(nèi)存管理技術(shù)可能最為適用？（）A.分頁式內(nèi)存管理，將內(nèi)存劃分為固定大小的頁面進(jìn)行分配B.分段式內(nèi)存管理，根據(jù)程序的邏輯分段分配內(nèi)存C.動態(tài)內(nèi)存分配，在運行時根據(jù)需求分配和釋放內(nèi)存D.靜態(tài)內(nèi)存分配，在編譯時確定所有內(nèi)存的使用，避免運行時的分配開銷15、在嵌入式系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動程序起著關(guān)鍵的作用。假設(shè)一個嵌入式汽車控制系統(tǒng)需要與多種傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行通信。對于設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)，以下哪項是最為關(guān)鍵的？（）A.追求高性能，盡可能減少設(shè)備操作的響應(yīng)時間B.簡化代碼，降低驅(qū)動程序的復(fù)雜性C.確保驅(qū)動程序的可移植性，能夠在不同的硬件平臺上運行D.優(yōu)先考慮節(jié)省系統(tǒng)資源，降低驅(qū)動程序的內(nèi)存占用16、嵌入式操作系統(tǒng)通常需要在資源受限的環(huán)境中運行。假設(shè)一個智能家居控制器的嵌入式系統(tǒng)，其內(nèi)存和處理能力有限。在這種情況下，對于系統(tǒng)的內(nèi)存管理，以下哪種策略是最為重要的？（）A.使用動態(tài)內(nèi)存分配，以靈活滿足不同任務(wù)的需求B.采用靜態(tài)內(nèi)存分配，避免內(nèi)存碎片和分配開銷C.依賴虛擬內(nèi)存機(jī)制，擴(kuò)展系統(tǒng)的可用內(nèi)存D.不進(jìn)行內(nèi)存管理，讓應(yīng)用程序自行處理內(nèi)存17、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，對于資源受限的設(shè)備，代碼尺寸的優(yōu)化至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式應(yīng)用程序的代碼尺寸過大。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的方法，正確的是：（）A.使用更高效的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減少代碼量B.去除未使用的函數(shù)和變量，精簡代碼C.選擇合適的編譯器優(yōu)化選項，對代碼進(jìn)行優(yōu)化D.以上方法都可以有效地減小嵌入式應(yīng)用程序的代碼尺寸18、在嵌入式系統(tǒng)中，中斷處理是響應(yīng)外部事件的重要機(jī)制。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要快速響應(yīng)外部中斷。以下關(guān)于中斷處理的描述，哪一項是不正確的？（）A.中斷處理程序應(yīng)該盡量短小精悍，以減少中斷響應(yīng)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(yīng)該進(jìn)行耗時的操作，如大量的數(shù)據(jù)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(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整19、嵌入式操作系統(tǒng)的移植是將其應(yīng)用于不同硬件平臺的過程。假設(shè)需要將一個嵌入式操作系統(tǒng)移植到新的處理器架構(gòu)上。以下關(guān)于移植的描述，哪一項是不正確的？（）A.需要修改操作系統(tǒng)與硬件相關(guān)的部分，如驅(qū)動程序和中斷處理B.不同的處理器架構(gòu)可能需要重新編譯操作系統(tǒng)的內(nèi)核C.移植過程中只需要關(guān)注硬件的差異，操作系統(tǒng)的功能和接口不需要改變D.充分的測試和驗證是確保移植成功的關(guān)鍵步驟20、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)定性二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何在嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)行熱仿真和優(yōu)化。2、（本題5分）什么是實時嵌入式操作系統(tǒng)？列舉其應(yīng)用場景。3、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的安全機(jī)制有哪些？4、（本題5分）簡述內(nèi)存屏障的作用和使用場景。5、（本題5分）簡述容錯測試的目的和步驟。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)建一個中斷嵌套處理機(jī)制。2、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用光澤度異常檢測傳感器檢測物體的光澤度異常。3、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)一個PWM輸出程序，控制LED的亮度。4、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個扭矩傳感器的驅(qū)動程序。5、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個LoRaWAN終端設(shè)備程序，發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)器。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）以一款智能