成都大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》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批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15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、在嵌入式操作系統(tǒng)中，以下哪種同步機(jī)制可以用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)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2、當(dāng)一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)需要支持遠(yuǎn)程更新和升級功能，例如智能電表的軟件更新，以下哪種技術(shù)和策略能夠確保更新過程的安全性和可靠性？（）A.使用加密的更新包，并進(jìn)行完整性驗(yàn)證B.直接通過網(wǎng)絡(luò)傳輸未加密的更新文件C.不支持遠(yuǎn)程更新，采用人工現(xiàn)場更新的方式D.隨機(jī)選擇更新的時(shí)機(jī)和版本，不進(jìn)行版本控制3、在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）是常用的模塊。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要精確的時(shí)間記錄。以下關(guān)于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的描述，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)依靠電池保持時(shí)間的準(zhǔn)確性B.可以通過編程設(shè)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘的鬧鐘功能，實(shí)現(xiàn)定時(shí)喚醒系統(tǒng)C.實(shí)時(shí)時(shí)鐘的精度只取決于時(shí)鐘芯片的質(zhì)量，與軟件配置無關(guān)D.實(shí)時(shí)時(shí)鐘通常與操作系統(tǒng)的時(shí)間管理模塊進(jìn)行交互，提供統(tǒng)一的時(shí)間服務(wù)4、嵌入式操作系統(tǒng)中的進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制用于不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)調(diào)工作。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中有多個(gè)進(jìn)程需要協(xié)同完成一項(xiàng)任務(wù)，以下關(guān)于進(jìn)程間通信的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.管道是一種簡單的進(jìn)程間通信方式，數(shù)據(jù)只能單向流動(dòng)B.消息隊(duì)列可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的異步通信，消息可以按照一定的優(yōu)先級進(jìn)行處理C.共享內(nèi)存可以提供高效的進(jìn)程間數(shù)據(jù)共享，但需要注意同步和互斥問題D.進(jìn)程間通信只適用于同一種操作系統(tǒng)中的進(jìn)程，不同操作系統(tǒng)之間的進(jìn)程無法進(jìn)行通信5、在嵌入式系統(tǒng)的安全方面，加密和認(rèn)證技術(shù)是常用的手段。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要保護(hù)敏感數(shù)據(jù)的傳輸和存儲。以下關(guān)于安全技術(shù)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用對稱加密算法如AES對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，保證數(shù)據(jù)的保密性B.非對稱加密算法如RSA常用于數(shù)字簽名和密鑰交換C.加密和認(rèn)證技術(shù)會(huì)增加系統(tǒng)的開銷，但可以通過優(yōu)化算法來降低影響D.只要使用了加密和認(rèn)證技術(shù)，嵌入式系統(tǒng)就絕對安全，不會(huì)受到任何攻擊6、在嵌入式系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)是重要的工作之一。假設(shè)需要為一個(gè)新的傳感器開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序，以下關(guān)于驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)的描述，正確的是：（）A.驅(qū)動(dòng)程序需要實(shí)現(xiàn)與硬件的底層通信，并向上層提供統(tǒng)一的接口B.驅(qū)動(dòng)程序只需要關(guān)注硬件的功能實(shí)現(xiàn)，不需要考慮操作系統(tǒng)的接口規(guī)范C.為了提高效率，驅(qū)動(dòng)程序可以直接訪問硬件的物理地址，繞過操作系統(tǒng)的保護(hù)機(jī)制D.驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā)與具體的操作系統(tǒng)無關(guān)，可以在不同的嵌入式操作系統(tǒng)中通用7、假設(shè)在一個(gè)嵌入式安防監(jiān)控系統(tǒng)中，需要同時(shí)處理多個(gè)攝像頭的視頻流，并進(jìn)行實(shí)時(shí)的圖像分析和存儲。對于視頻數(shù)據(jù)的壓縮和編碼，以下哪種標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)被采用？（）A.H.264B.H.265C.MPEG-4D.MJPEG8、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(gè)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(xiàng)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(shí)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(shí)的操作，如大量的數(shù)據(jù)計(jì)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(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整9、在一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的汽車電子系統(tǒng)中，需要處理來自多個(gè)傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行快速的數(shù)據(jù)分析和決策。例如，在自動(dòng)駕駛場景中，需要對攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)的數(shù)據(jù)進(jìn)行融合和處理。為了實(shí)現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)處理和傳輸，以下哪種通信機(jī)制可能是最優(yōu)選擇？（）A.串行通信B.并行通信C.藍(lán)牙通信D.以太網(wǎng)通信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、在一個(gè)嵌入式圖像識別系統(tǒng)中，如人臉識別門禁系統(tǒng)，需要快速準(zhǔn)確地識別圖像中的目標(biāo)。為了提高識別速度和準(zhǔn)確率，以下哪種硬件加速模塊可能會(huì)被集成？（）A.GPUB.FPGAC.DSPD.以上都是12、假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要運(yùn)行一個(gè)復(fù)雜的圖形用戶界面（GUI），例如智能手表的操作界面，對界面的響應(yīng)速度和資源占用有嚴(yán)格要求。以下哪種GUI框架和技術(shù)更適合這種嵌入式應(yīng)用？（）A.Qt框架，功能強(qiáng)大但資源消耗較大B.MiniGUI框架，輕量級且適合嵌入式環(huán)境C.自行開發(fā)基于底層圖形庫的GUID.不使用GUI，采用命令行界面13、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中，調(diào)試工具和技術(shù)起著重要的作用。假設(shè)一個(gè)復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)在調(diào)試過程中遇到困難。以下關(guān)于調(diào)試的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用在線仿真器（ICE）進(jìn)行硬件級的調(diào)試，獲取詳細(xì)的系統(tǒng)狀態(tài)信息B.軟件調(diào)試工具如GDB可以幫助開發(fā)者設(shè)置斷點(diǎn)、單步調(diào)試和查看變量值C.打印調(diào)試信息是一種簡單但有效的調(diào)試方法，但會(huì)增加系統(tǒng)的開銷D.一旦系統(tǒng)開發(fā)完成，就不再需要調(diào)試工具，因?yàn)橄到y(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行14、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）技術(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整電壓和頻率。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備的工作負(fù)載變化較大。以下關(guān)于DVFS的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.DVFS可以在系統(tǒng)負(fù)載低時(shí)降低電壓和頻率，以節(jié)省功耗B.調(diào)整電壓和頻率的過程需要一定的時(shí)間，可能會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能C.DVFS技術(shù)需要硬件支持，同時(shí)操作系統(tǒng)需要相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)和管理策略D.為了最大限度地節(jié)省功耗，應(yīng)該始終將電壓和頻率調(diào)整到最低值15、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)用于控制工業(yè)生產(chǎn)線上的機(jī)器人，要求對外部事件的響應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。以下關(guān)于實(shí)時(shí)性的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)對響應(yīng)時(shí)間的要求極為嚴(yán)格，錯(cuò)過時(shí)限可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果B.軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)允許一定程度的超時(shí)，但仍需盡量滿足時(shí)間要求C.實(shí)時(shí)性只與操作系統(tǒng)的內(nèi)核調(diào)度算法有關(guān)，與硬件性能無關(guān)D.為了保證實(shí)時(shí)性，可能需要對系統(tǒng)資源進(jìn)行嚴(yán)格的分配和管理二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋音頻編碼格式的選擇和優(yōu)化。2、（本題5分）簡述嵌入式虛擬化的應(yīng)用場景。3、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中如何考慮ESD保護(hù)。4、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何實(shí)現(xiàn)虛擬化的資源隔離。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）以一款智能車載娛樂系統(tǒng)的多媒體播放功能為例，分析嵌入式操作系統(tǒng)在其中的作用，包括音頻視頻解碼、播放控制、界面設(shè)計(jì)等方面，討論其對駕駛體驗(yàn)的豐富性。2、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的動(dòng)態(tài)分配與靜態(tài)分配的比較。解釋動(dòng)態(tài)分配和靜態(tài)分配的特點(diǎn)和適用場景，分析在嵌入式系統(tǒng)中如何選擇合適的內(nèi)存分配方式。3、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能車載信息娛樂系統(tǒng)中的應(yīng)用。探討其對導(dǎo)航、音頻、視頻、通信等功能的集成，以及用戶界面設(shè)計(jì)需求。4、（本題5分）闡述嵌入式操作系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化通信系統(tǒng)中的應(yīng)用。分析其對設(shè)備間通信、數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)管理等方面的重要性，以及可靠性要求。5、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能電表中的應(yīng)用及挑戰(zhàn)。智能電表需要準(zhǔn)確計(jì)量和數(shù)據(jù)傳輸功能，嵌入式操作系統(tǒng)如何保障其性能和可靠性？考慮通信協(xié)議、數(shù)據(jù)存儲