中國計量大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》2022-2023學(xué)年第一學(xué)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頁中國計量大學(xué)現(xiàn)代科技學(xué)院

《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計》2022-2023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)中，網(wǎng)絡(luò)通信功能的實現(xiàn)需要考慮資源和性能的平衡。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要與遠程服務(wù)器進行少量數(shù)據(jù)的周期性傳輸。以下哪種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議可能最為適合？（）A.TCP協(xié)議，提供可靠的連接和數(shù)據(jù)傳輸B.UDP協(xié)議，傳輸效率高但不可靠C.HTTP協(xié)議，常用于網(wǎng)頁訪問，適用于嵌入式系統(tǒng)D.SMTP協(xié)議，用于電子郵件傳輸，可用于數(shù)據(jù)交換2、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中，設(shè)備驅(qū)動程序的編寫是重要的一環(huán)。假設(shè)需要為一個新的傳感器編寫驅(qū)動程序。以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動的描述，哪一項是不正確的？（）A.設(shè)備驅(qū)動程序負責將硬件的操作抽象為軟件接口，供上層應(yīng)用使用B.驅(qū)動程序需要處理硬件的中斷和異常情況，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.為了提高性能，設(shè)備驅(qū)動程序應(yīng)該盡量減少與操作系統(tǒng)內(nèi)核的交互D.不同類型的設(shè)備驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方式完全相同，可以復(fù)用代碼3、嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用場景非常廣泛，從消費電子到工業(yè)控制等領(lǐng)域都有應(yīng)用。假設(shè)一個智能家居系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備，需要實現(xiàn)多種智能控制功能。以下關(guān)于系統(tǒng)設(shè)計的描述，哪一項是不正確的？（）A.充分考慮用戶的需求和使用習(xí)慣，設(shè)計友好的用戶界面B.可以不考慮系統(tǒng)的擴展性，因為功能需求是固定的C.優(yōu)化系統(tǒng)的能耗，以降低家庭用電成本D.確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，避免出現(xiàn)故障影響正常使用4、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務(wù)通信機制有多種方式。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，共享數(shù)據(jù)。以下哪種任務(wù)通信方式可能最為高效？（）A.消息隊列，任務(wù)通過發(fā)送和接收消息進行通信B.共享內(nèi)存，多個任務(wù)直接訪問同一塊內(nèi)存區(qū)域進行數(shù)據(jù)交換C.信號量，用于任務(wù)之間的同步和互斥D.管道，實現(xiàn)任務(wù)之間的單向數(shù)據(jù)傳輸5、在嵌入式操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的啟動過程需要高效和可靠。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備在啟動時需要初始化各種硬件設(shè)備、加載內(nèi)核和應(yīng)用程序。以下哪種啟動方式能夠更快地完成系統(tǒng)啟動，并減少啟動過程中的錯誤？（）A.從本地存儲設(shè)備順序讀取并加載B.通過網(wǎng)絡(luò)下載啟動所需的文件C.先加載部分關(guān)鍵模塊，其他模塊在運行時按需加載D.隨機加載啟動所需的模塊和文件6、在嵌入式系統(tǒng)的音頻處理中，需要考慮音頻質(zhì)量和資源消耗。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要實現(xiàn)語音通話功能。以下關(guān)于音頻處理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以采用音頻編碼算法如MP3來壓縮音頻數(shù)據(jù)，減少傳輸帶寬B.音頻采樣率和量化位數(shù)會影響聲音的質(zhì)量和文件大小C.嵌入式系統(tǒng)中的音頻處理不需要考慮回聲消除和噪聲抑制等技術(shù)D.合理的音頻緩沖區(qū)管理可以避免音頻卡頓和失真7、當開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能家電產(chǎn)品，如智能冰箱，需要實現(xiàn)與用戶的友好交互和遠程控制功能。以下哪種用戶界面技術(shù)可能會被應(yīng)用？（）A.觸摸屏B.語音識別C.手機APPD.以上都是8、嵌入式操作系統(tǒng)的存儲管理需要考慮閃存的特性。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)使用閃存作為主要存儲設(shè)備。以下關(guān)于閃存管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.閃存具有有限的寫入次數(shù)，需要采用磨損均衡算法延長其使用壽命B.閃存的讀寫速度比傳統(tǒng)硬盤快，但價格相對較高C.可以使用閃存轉(zhuǎn)換層（FTL）來模擬傳統(tǒng)的塊設(shè)備接口，方便操作系統(tǒng)使用D.閃存不需要進行垃圾回收和壞塊管理，因為其可靠性很高9、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)語音識別功能，以下關(guān)于數(shù)字信號處理的描述，哪一項是不正確的？（）A.數(shù)字信號處理可以對音頻信號進行濾波、變換等操作B.數(shù)字信號處理算法的復(fù)雜度較高，需要高效的實現(xiàn)方式C.嵌入式系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理通常使用專用的DSP芯片來提高處理速度D.數(shù)字信號處理在音頻處理中的應(yīng)用僅限于語音識別，不能用于其他音頻功能10、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)動程序進行修改和適配D.購買第三方提供的通用驅(qū)動程序，不進行任何定制開發(fā)11、在嵌入式系統(tǒng)的圖形界面開發(fā)中，資源的有效利用很關(guān)鍵。假設(shè)一個車載導(dǎo)航系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備，其屏幕分辨率有限。以下關(guān)于圖形界面設(shè)計的考慮，哪一項是不正確的？（）A.使用簡潔的圖形元素和圖標，減少資源占用B.優(yōu)化圖形的繪制算法，提高界面的刷新速度C.可以使用高分辨率的圖片，系統(tǒng)會自動進行縮放適配D.考慮用戶的操作習(xí)慣，設(shè)計直觀易用的界面布局12、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了適應(yīng)特定的應(yīng)用需求。假設(shè)一個簡單的溫度監(jiān)測嵌入式系統(tǒng)，不需要復(fù)雜的功能。以下關(guān)于內(nèi)核裁剪的描述，哪一項是不正確的？（）A.只保留與溫度監(jiān)測相關(guān)的功能模塊，去除不必要的組件B.內(nèi)核裁剪可能會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴展性C.可以隨意裁剪內(nèi)核，不會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生負面影響D.裁剪后的內(nèi)核需要進行充分的測試，確保其正常運行13、在嵌入式系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的選擇需要考慮多種因素。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要存儲大量的小文件。以下關(guān)于文件系統(tǒng)的描述，哪一項是不正確的？（）A.FAT文件系統(tǒng)簡單易用，但不支持大容量存儲和高級的文件屬性B.ext4文件系統(tǒng)具有較好的性能和可靠性，但對于資源受限的嵌入式系統(tǒng)可能過于復(fù)雜C.JFFS2文件系統(tǒng)專門為閃存設(shè)計，適合存儲頻繁更新的小文件D.文件系統(tǒng)的選擇只取決于存儲介質(zhì)的類型，與系統(tǒng)的應(yīng)用場景無關(guān)14、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核移植是將操作系統(tǒng)適配到特定硬件平臺的過程。假設(shè)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)于內(nèi)核移植的要點，正確的是：（）A.只需修改少量代碼，就能完成移植B.深入了解硬件特性和操作系統(tǒng)架構(gòu)，修改相關(guān)的驅(qū)動和底層代碼C.內(nèi)核移植是簡單的過程，不需要專業(yè)知識D.可以忽略硬件差異，直接進行操作系統(tǒng)的安裝15、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的工業(yè)控制設(shè)備中，例如數(shù)控機床的控制系統(tǒng)，需要對多個執(zhí)行機構(gòu)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(xiàn)B.硬件定時器，利用專門的定時器芯片C.基于網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NTP）的定時D.不使用定時機制，依靠任務(wù)的執(zhí)行順序控制16、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核架構(gòu)有多種選擇，如單核架構(gòu)和多核架構(gòu)。假設(shè)一個復(fù)雜的工業(yè)控制嵌入式系統(tǒng)，需要同時處理多個高并發(fā)的任務(wù)。在這種情況下，以下關(guān)于內(nèi)核架構(gòu)的選擇，哪一項是最合適的？（）A.單核架構(gòu)，因為其編程模型簡單，易于開發(fā)和調(diào)試B.多核架構(gòu)，能夠更好地應(yīng)對高并發(fā)任務(wù)，提高系統(tǒng)性能C.無論單核還是多核架構(gòu)都可以，對系統(tǒng)性能沒有影響D.選擇架構(gòu)主要取決于開發(fā)團隊的技術(shù)偏好，而不是系統(tǒng)需求17、在嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度中，優(yōu)先級調(diào)度是一種常見的策略?？紤]一個包含多個實時任務(wù)和非實時任務(wù)的嵌入式系統(tǒng)，實時任務(wù)具有較高的優(yōu)先級。如果一個非實時任務(wù)正在執(zhí)行，此時一個高優(yōu)先級的實時任務(wù)就緒，會發(fā)生什么情況？（）A.立即切換到實時任務(wù)執(zhí)行B.等待非實時任務(wù)完成后再切換C.按照一定的時間片輪轉(zhuǎn)切換D.由用戶決定是否切換18、嵌入式系統(tǒng)中的實時時鐘（RTC）用于提供準確的時間信息。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要在斷電后仍然保持時間的準確性，以下關(guān)于實時時鐘的描述，哪一項是不準確的？（）A.實時時鐘通常由電池供電，以保證在系統(tǒng)斷電時仍能運行B.實時時鐘可以通過外部信號進行校準，提高時間的準確性C.嵌入式操作系統(tǒng)可以通過讀取實時時鐘的值來獲取當前時間D.實時時鐘的精度不受溫度和電壓等環(huán)境因素的影響19、嵌入式系統(tǒng)中的實時內(nèi)核通常需要滿足嚴格的時間約束。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)用場景中進行，以獲得準確的結(jié)果20、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性的保證不僅取決于軟件，還與硬件密切相關(guān)。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)需要處理高速的外部事件，對響應(yīng)時間的要求在微秒級別。為了滿足這種苛刻的實時性要求，以下哪種硬件和軟件的配合方式最為關(guān)鍵？（）A.高性能的CPU和簡單的操作系統(tǒng)B.專用的實時硬件和定制的操作系統(tǒng)C.通用的硬件平臺和復(fù)雜的操作系統(tǒng)D.低功耗的硬件和開源的操作系統(tǒng)二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋網(wǎng)絡(luò)協(xié)議優(yōu)化和緩沖區(qū)管理。2、（本題5分）解釋如何評估嵌入式系統(tǒng)的容錯能力。3、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的用戶體驗測試？4、（本題5分）簡述嵌入式操作系統(tǒng)中的電源管理策略。5、（本題5分）解釋CPU時間片和內(nèi)存空間的預(yù)留策略。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，實現(xiàn)一個LoRa定位程序。2、（本題5分）設(shè)計一個程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用流量傳感器測量液體流量。3、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個CAN總線通信程序，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)幀。4、（本題5分）創(chuàng)建一個任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個氮氧化物傳感器檢測氮氧化物濃度。5、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個內(nèi)存管理單元，實現(xiàn)內(nèi)存保護。四、分析題（本大