重慶交通大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)重慶交通大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、嵌入式操作系統(tǒng)中的定時(shí)器是常用的功能模塊。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)功能。以下關(guān)于定時(shí)器的描述，正確的是：（）A.可以通過(guò)軟件定時(shí)器實(shí)現(xiàn)較精確的定時(shí)，但會(huì)占用較多的CPU資源B.硬件定時(shí)器具有更高的精度和可靠性，不受CPU負(fù)載影響C.可以通過(guò)調(diào)整定時(shí)器的時(shí)鐘源和分頻系數(shù)來(lái)設(shè)置定時(shí)時(shí)間D.以上描述都是關(guān)于嵌入式操作系統(tǒng)中定時(shí)器的正確特點(diǎn)2、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)在選擇時(shí)需要考慮多種因素。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要頻繁進(jìn)行文件的讀寫操作，并且對(duì)文件的完整性要求較高。以下哪種文件系統(tǒng)可能更適合？（）A.exFAT文件系統(tǒng)，支持大容量存儲(chǔ)和快速讀寫B(tài).ext4文件系統(tǒng)，具有較好的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)完整性C.FAT32文件系統(tǒng)，兼容性好但性能一般D.NTFS文件系統(tǒng)，適合復(fù)雜的文件管理需求3、在嵌入式操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的選擇會(huì)影響系統(tǒng)的性能和存儲(chǔ)效率。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要存儲(chǔ)大量的小文件，并且對(duì)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(yīng)用場(chǎng)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)4、嵌入式操作系統(tǒng)的中斷處理機(jī)制對(duì)于系統(tǒng)的響應(yīng)性能至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)安防監(jiān)控嵌入式系統(tǒng)，需要及時(shí)響應(yīng)外部傳感器的中斷信號(hào)。以下關(guān)于中斷處理的描述，哪一項(xiàng)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(shí)間B.可以在中斷處理程序中執(zhí)行復(fù)雜的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理C.中斷優(yōu)先級(jí)越高，響應(yīng)時(shí)間越慢D.中斷處理與系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度無(wú)關(guān)5、對(duì)于一個(gè)運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備，例如便攜式心電圖監(jiān)測(cè)儀，數(shù)據(jù)的安全性和可靠性至關(guān)重要。設(shè)備需要在掉電或系統(tǒng)故障的情況下，仍然能夠保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)不丟失。以下哪種技術(shù)或方法能夠更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保護(hù)和恢復(fù)？（）A.定期將數(shù)據(jù)備份到外部存儲(chǔ)設(shè)備B.使用電池支持的緩存來(lái)保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)C.采用具有掉電保護(hù)功能的存儲(chǔ)芯片D.在軟件中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)加密6、當(dāng)一個(gè)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(qǐng)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(jì)7、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性是一個(gè)關(guān)鍵特性。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)用于控制醫(yī)療設(shè)備，對(duì)響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格要求。以下關(guān)于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）在這種場(chǎng)景下的特點(diǎn)描述，正確的是：（）A.RTOS能夠保證任務(wù)在規(guī)定的時(shí)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(kāi)銷較大，但能確保實(shí)時(shí)性C.RTOS不支持多任務(wù)處理，以專注于關(guān)鍵任務(wù)的實(shí)時(shí)響應(yīng)D.RTOS對(duì)硬件資源要求較低，適用于資源受限的嵌入式設(shè)備8、當(dāng)對(duì)嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行性能測(cè)試時(shí)，需要評(píng)估多個(gè)方面的指標(biāo)。假設(shè)要測(cè)試一個(gè)嵌入式設(shè)備在處理不同負(fù)載情況下的響應(yīng)時(shí)間、資源利用率和功耗等。以下哪種測(cè)試工具和方法的組合最為有效？（）A.使用性能分析工具，如ProfilerB.進(jìn)行壓力測(cè)試和基準(zhǔn)測(cè)試C.人工觀察和記錄系統(tǒng)性能D.只測(cè)試部分功能，忽略整體性能9、當(dāng)在嵌入式操作系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)多線程編程時(shí)，需要考慮線程間的同步和通信機(jī)制。假設(shè)多個(gè)線程需要共享一個(gè)有限的資源，為了避免競(jìng)爭(zhēng)條件和數(shù)據(jù)不一致性，以下哪種同步方法最為合適？（）A.信號(hào)量B.互斥鎖C.條件變量D.不進(jìn)行同步，任由線程競(jìng)爭(zhēng)10、在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的上下文切換時(shí)間對(duì)系統(tǒng)性能有影響。假設(shè)一個(gè)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(shí)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(shí)間，減少任務(wù)切換的頻率C.簡(jiǎn)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(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的上下文切換時(shí)間11、在嵌入式系統(tǒng)的資源受限環(huán)境下，代碼優(yōu)化至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)對(duì)性能和代碼大小有嚴(yán)格要求的嵌入式應(yīng)用。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，正確的是：（）A.只關(guān)注算法優(yōu)化，忽略代碼可讀性B.在不影響功能的前提下，對(duì)代碼進(jìn)行算法、內(nèi)存使用和指令級(jí)的優(yōu)化C.代碼優(yōu)化效果不明顯，不值得花費(fèi)精力D.嵌入式系統(tǒng)的代碼無(wú)需優(yōu)化，能運(yùn)行即可12、嵌入式操作系統(tǒng)中的中斷向量表用于處理各種中斷。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中添加了新的外部中斷源，以下關(guān)于中斷向量表配置的描述，正確的是：（）A.需要在中斷向量表中為新的中斷源分配相應(yīng)的中斷處理函數(shù)入口地址B.中斷向量表的配置在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)完成，運(yùn)行過(guò)程中不能修改C.可以將多個(gè)中斷源映射到同一個(gè)中斷處理函數(shù)，以減少代碼量D.中斷向量表的大小是固定的，不能添加新的中斷源13、嵌入式操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)支持對(duì)于實(shí)現(xiàn)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)功能至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要接入無(wú)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(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用輕量級(jí)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，如lwIP，來(lái)減少資源占用B.無(wú)線網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng)程序需要適配不同的無(wú)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(wú)需額外的開(kāi)發(fā)和配置14、嵌入式操作系統(tǒng)在啟動(dòng)過(guò)程中需要進(jìn)行一系列的初始化工作。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)需要加載多個(gè)硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序，并進(jìn)行系統(tǒng)配置。以下關(guān)于啟動(dòng)過(guò)程的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.首先進(jìn)行硬件的基本初始化，如處理器、內(nèi)存等B.然后加載和初始化必要的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序C.接著啟動(dòng)用戶應(yīng)用程序，最后進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)整D.系統(tǒng)啟動(dòng)過(guò)程中的各個(gè)步驟可以根據(jù)需要進(jìn)行靈活調(diào)整和優(yōu)化15、在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）是一個(gè)重要的組件。假設(shè)一個(gè)考勤系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備需要準(zhǔn)確記錄時(shí)間。以下關(guān)于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的使用，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以在系統(tǒng)斷電時(shí)依靠備用電池保持時(shí)間的準(zhǔn)確性B.不需要對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，其初始設(shè)置就是準(zhǔn)確的C.可以通過(guò)軟件編程設(shè)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間和日期D.實(shí)時(shí)時(shí)鐘的精度會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)時(shí)間的記錄和處理16、在一個(gè)嵌入式工業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，如化工廠的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，需要對(duì)多種環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。為了提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，以下哪種容錯(cuò)和故障診斷技術(shù)可能會(huì)被應(yīng)用？（）A.傳感器冗余B.自診斷算法C.故障預(yù)警機(jī)制D.以上都是17、在嵌入式系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)中，容錯(cuò)技術(shù)是一個(gè)重要的方面。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)受到外界干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，以下哪種容錯(cuò)技術(shù)可以有效地檢測(cè)和糾正這些錯(cuò)誤？（）A.奇偶校驗(yàn)B.循環(huán)冗余校驗(yàn)C.糾錯(cuò)編碼D.以上都是18、在嵌入式系統(tǒng)的音頻處理中，數(shù)字信號(hào)處理（DSP）技術(shù)常常被應(yīng)用。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別功能，以下關(guān)于數(shù)字信號(hào)處理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.數(shù)字信號(hào)處理可以對(duì)音頻信號(hào)進(jìn)行濾波、變換等操作B.數(shù)字信號(hào)處理算法的復(fù)雜度較高，需要高效的實(shí)現(xiàn)方式C.嵌入式系統(tǒng)中的數(shù)字信號(hào)處理通常使用專用的DSP芯片來(lái)提高處理速度D.數(shù)字信號(hào)處理在音頻處理中的應(yīng)用僅限于語(yǔ)音識(shí)別，不能用于其他音頻功能19、在一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)中，電源管理模塊需要根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整電源策略。假設(shè)系統(tǒng)在不同的工作模式下，如全速運(yùn)行、待機(jī)和休眠，對(duì)電源的需求差異很大。以下哪種電源管理策略能夠在滿足性能需求的同時(shí)最大程度地降低功耗？（）A.固定電源供應(yīng)，不進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整B.根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載實(shí)時(shí)調(diào)整處理器電壓和頻率C.僅在待機(jī)和休眠模式下降低電源供應(yīng)D.始終保持最高電源供應(yīng)以保證性能20、在嵌入式系統(tǒng)的軟件更新方面，需要考慮系統(tǒng)的可用性和安全性。假設(shè)一個(gè)正在運(yùn)行的嵌入式設(shè)備需要進(jìn)行軟件升級(jí)。以下關(guān)于軟件更新方式的描述，正確的是：（）A.直接在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行在線更新，不考慮更新失敗的風(fēng)險(xiǎn)B.采用離線更新方式，將設(shè)備停機(jī)后進(jìn)行更新，確保更新的可靠性C.忽略軟件更新，使用初始版本直至設(shè)備退役D.軟件更新方式對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性沒(méi)有影響二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的穩(wěn)定性測(cè)試？2、（本題5分）簡(jiǎn)述可用性測(cè)試的方法和指標(biāo)。3、（本題5分）解釋如何使用內(nèi)存泄漏檢測(cè)工具排查嵌入式系統(tǒng)中的內(nèi)存泄漏問(wèn)題。4、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序有什么作用？5、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的日志系統(tǒng)有什么作用？三、編程題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)RTC時(shí)鐘的時(shí)鐘同步穩(wěn)定性評(píng)估程序。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用RTC實(shí)時(shí)時(shí)鐘獲取當(dāng)前時(shí)間。3、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，通過(guò)嵌入式操作系統(tǒng)控制一個(gè)風(fēng)速傳感器檢測(cè)風(fēng)速。4、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)SPI通信程序，與外部SPI設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。5、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個(gè)微波傳感器的驅(qū)動(dòng)程序。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）闡述嵌入式操作系統(tǒng)在