山東旅游職業(yè)學院《嵌入式系統(tǒng)原理與應用》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁山東旅游職業(yè)學院

《嵌入式系統(tǒng)原理與應用》2023-2024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25個小題，每小題1分，共25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)需要處理各種異常情況。假設一個工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的嵌入式設備在運行過程中遇到硬件故障。以下關于異常處理的策略，哪一項是不正確的？（）A.系統(tǒng)應該能夠檢測到硬件故障，并采取相應的恢復措施B.可以忽略一些不嚴重的硬件故障，繼續(xù)運行系統(tǒng)C.異常處理程序應該簡潔高效，避免影響系統(tǒng)的正常運行D.一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)應該立即停止運行，以避免造成更大的損失2、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(nèi)完成響應，具有確定性B.RTOS采用復雜的調(diào)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3、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核同步機制用于保證多任務環(huán)境下數(shù)據(jù)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(nèi)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(xiàn)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(nèi)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4、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常需要進行定制和配置。假設一個嵌入式系統(tǒng)對安全性要求較高，需要增強內(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)存保護機制，防止非法訪問內(nèi)存B.關閉不必要的系統(tǒng)服務和端口，減少攻擊面C.加強用戶認證和授權(quán)機制，限制對系統(tǒng)資源的訪問D.以上選項都可以增強嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的安全性5、在嵌入式系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)采集過程中，需要進行數(shù)據(jù)濾波和校準。假設一個嵌入式設備采集的傳感器數(shù)據(jù)存在噪聲和偏差。以下關于數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中的噪聲B.通過校準可以修正傳感器的測量偏差，提高數(shù)據(jù)的準確性C.數(shù)據(jù)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(jù)傳感器的特性和應用需求選擇合適的數(shù)據(jù)處理方法6、在嵌入式系統(tǒng)的實時性要求較高的情況下，中斷處理是一個關鍵環(huán)節(jié)。假設一個嵌入式系統(tǒng)正在執(zhí)行一個關鍵任務，此時發(fā)生了一個高優(yōu)先級的中斷。以下關于中斷處理的描述，哪一項是不準確的？（）A.系統(tǒng)會立即暫停當前任務，轉(zhuǎn)去處理中斷B.中斷處理程序應該盡可能短小精悍，以減少中斷響應時間C.中斷處理完成后，系統(tǒng)會回到被中斷的任務繼續(xù)執(zhí)行D.中斷處理程序可以進行復雜的計算和數(shù)據(jù)處理，以充分利用中斷時間7、在嵌入式操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的可移植性是一個重要的考慮因素。假設一個嵌入式系統(tǒng)需要從一種硬件平臺移植到另一種具有不同架構(gòu)和特性的平臺。以下哪種方法能夠最大程度地減少移植的工作量和風險？（）A.使用與硬件平臺緊密耦合的代碼B.采用跨平臺的開發(fā)框架和庫C.針對每個平臺重新編寫全部代碼D.忽略可移植性，只在原平臺上運行8、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信中，TCP/IP協(xié)議棧得到了廣泛的應用。假設一個嵌入式設備需要通過網(wǎng)絡與遠程服務器進行數(shù)據(jù)傳輸，并且對數(shù)據(jù)的可靠性要求較高。以下關于TCP/IP協(xié)議棧的描述，哪一項是不正確的？（）A.TCP提供可靠的面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務B.IP負責將數(shù)據(jù)包從源地址發(fā)送到目的地址C.UDP提供不可靠的無連接的數(shù)據(jù)傳輸服務，適用于對實時性要求高但對可靠性要求低的應用D.在嵌入式系統(tǒng)中，通常只需要實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的部分功能，而不需要完整實現(xiàn)所有協(xié)議9、在嵌入式系統(tǒng)中，設備驅(qū)動程序起著關鍵的作用。假設一個嵌入式汽車控制系統(tǒng)需要與多種傳感器和執(zhí)行器進行通信。對于設備驅(qū)動程序的開發(fā)，以下哪項是最為關鍵的？（）A.追求高性能，盡可能減少設備操作的響應時間B.簡化代碼，降低驅(qū)動程序的復雜性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10、嵌入式操作系統(tǒng)在工業(yè)控制領域有廣泛的應用。假設一個工業(yè)控制系統(tǒng)需要高精度的控制和實時響應。以下關于工業(yè)控制應用的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以采用PID控制算法實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的精確控制B.實時操作系統(tǒng)能夠保證控制任務的按時執(zhí)行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.工業(yè)控制系統(tǒng)不需要考慮網(wǎng)絡通信和遠程監(jiān)控功能D.系統(tǒng)的可靠性和容錯性對于工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性至關重要11、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常支持搶占式調(diào)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(diào)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(jù)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(diào)度會導致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此應盡量避免使用12、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核移植是一項復雜的工作。假設要將一個現(xiàn)有的內(nèi)核移植到一個新的硬件平臺上，需要修改內(nèi)核的多個部分。以下哪個方面的修改通常是最為關鍵和困難的？（）A.驅(qū)動程序的適配B.內(nèi)存管理的調(diào)整C.進程調(diào)度的優(yōu)化D.中斷處理的修改13、嵌入式系統(tǒng)通常需要與各種外部設備進行通信。假設有一個嵌入式設備，需要實時采集溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)街鳈C進行處理。在這種情況下，以下哪種通信方式可能是最優(yōu)選擇？（）A.串行通信B.并行通信C.USB通信D.藍牙通信14、在嵌入式系統(tǒng)中，內(nèi)存保護機制可以防止程序錯誤導致的系統(tǒng)崩潰。假設一個應用程序出現(xiàn)了內(nèi)存訪問越界的錯誤。以下關于內(nèi)存保護機制的作用，正確的是：（）A.內(nèi)存保護機制能夠及時發(fā)現(xiàn)并阻止越界訪問，避免影響其他程序的運行B.內(nèi)存保護機制會自動修復越界訪問造成的數(shù)據(jù)錯誤C.即使有內(nèi)存保護機制，越界訪問也可能導致系統(tǒng)立即死機D.內(nèi)存保護機制只對操作系統(tǒng)內(nèi)核有效，對應用程序不起作用15、假設在一個嵌入式工業(yè)控制器中，需要同時運行多個實時任務和非實時任務。為了確保實時任務不受非實時任務的干擾，以下哪種內(nèi)核架構(gòu)可能是最適合的？（）A.單內(nèi)核架構(gòu)B.微內(nèi)核架構(gòu)C.宏內(nèi)核架構(gòu)D.混合內(nèi)核架構(gòu)16、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一個關鍵部分。假設一個嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存有限，需要運行多個任務，并且這些任務對內(nèi)存的需求各不相同。以下哪種內(nèi)存管理技術在這種情況下可能不太適用？（）A.固定分區(qū)分配B.動態(tài)分區(qū)分配C.分頁式存儲管理D.分段式存儲管理17、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。假設一個嵌入式系統(tǒng)需要頻繁進行任務切換。以下關于減少上下文切換時間的方法，正確的是：（）A.優(yōu)化任務的保存和恢復操作，減少數(shù)據(jù)的保存和恢復量B.增加任務的執(zhí)行時間，減少任務切換的頻率C.簡化任務的上下文信息，只保存關鍵的狀態(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18、在嵌入式系統(tǒng)中，網(wǎng)絡通信功能的實現(xiàn)需要考慮資源和性能的平衡。假設一個嵌入式設備需要與遠程服務器進行少量數(shù)據(jù)的周期性傳輸。以下哪種網(wǎng)絡協(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19、嵌入式系統(tǒng)中的引導加載程序（Bootloader）負責系統(tǒng)的初始化和啟動。假設一個嵌入式設備的存儲介質(zhì)上有多個操作系統(tǒng)映像，以下關于引導加載程序的描述，哪一項是不準確的？（）A.引導加載程序可以選擇加載不同的操作系統(tǒng)映像B.引導加載程序需要對硬件進行初步的初始化，為操作系統(tǒng)的運行創(chuàng)造條件C.引導加載程序的代碼通常存儲在只讀存儲器（ROM）中，不可修改D.引導加載程序可以通過網(wǎng)絡進行更新和升級20、在嵌入式系統(tǒng)的可靠性測試中，壓力測試是一種常用的方法。假設一個嵌入式設備需要在高負載和惡劣環(huán)境下長時間穩(wěn)定運行，以下關于壓力測試的描述，哪一項是不正確的？（）A.壓力測試可以模擬系統(tǒng)在極端情況下的工作狀態(tài)，檢測潛在的故障B.壓力測試需要對系統(tǒng)的硬件、軟件和環(huán)境進行綜合考慮C.壓力測試只需要關注系統(tǒng)的性能指標，不需要考慮功能的正確性D.壓力測試的結(jié)果可以為系統(tǒng)的優(yōu)化和改進提供依據(jù)21、在嵌入式系統(tǒng)的音頻處理中，數(shù)字信號處理（DSP）技術常常被應用。假設一個嵌入式設備需要實現(xiàn)語音識別功能，以下關于數(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用僅限于語音識別，不能用于其他音頻功能22、在嵌入式系統(tǒng)的存儲管理中，閃存（FlashMemory）是常用的存儲介質(zhì)。假設一個嵌入式導航設備需要頻繁讀寫數(shù)據(jù)到閃存中。以下關于閃存的使用和管理，哪一項是需要特別注意的？（）A.不需要考慮擦除操作，直接寫入數(shù)據(jù)即可B.閃存的讀寫速度比傳統(tǒng)硬盤快，無需優(yōu)化讀寫操作C.由于閃存具有有限的擦寫次數(shù)，需要采用均衡磨損算法延長其壽命D.閃存的容量很大，可以隨意存儲大量臨時數(shù)據(jù)23、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中，調(diào)試工具和技術起著重要的作用。假設一個復雜的嵌入式系統(tǒng)在調(diào)試過程中遇到困難。以下關于調(diào)試的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用在線仿真器（ICE）進行硬件級的調(diào)試，獲取詳細的系統(tǒng)狀態(tài)信息B.軟件調(diào)試工具如GDB可以幫助開發(fā)者設置斷點、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，因為系統(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運行24、在嵌入式系統(tǒng)的資源受限環(huán)境下，代碼優(yōu)化至關重要。假設一個對性能和代碼大小有嚴格要求的嵌入式應用。以下關于代碼優(yōu)化的描述，正確的是：（）A.只關注算法優(yōu)化，忽略代碼可讀性B.在不影響功能的前提下，對代碼進行算法、內(nèi)存使用和指令級的優(yōu)化C.代碼優(yōu)化效果不明顯，不值得花費精力D.嵌入式系統(tǒng)的代碼無需優(yōu)化，能運行即可25、當一個嵌入式操作系統(tǒng)需要與外部網(wǎng)絡進行通信，例如物聯(lián)網(wǎng)設備上傳數(shù)據(jù)到云服務器，在網(wǎng)絡連接不穩(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，基于請求-響應模式D.MQTT協(xié)議，專為低帶寬和不穩(wěn)定網(wǎng)絡設計二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的回歸測試？2、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的視頻處理技術包括哪些？3、（本題5分）解釋如何確保嵌入式系統(tǒng)在不同配置下的正常運行。4、（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）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個磁傳感器驅(qū)動程序，獲取磁場數(shù)據(jù)。2、（本題5分）創(chuàng)建一個任務，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個水質(zhì)檢測傳感器獲取水質(zhì)數(shù)據(jù)。3、（本題5分）設計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的任務超時處理程序。4、（本題5分）設計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的任務資源競爭處理程序。5、（本題5分）設計一個程序，在嵌入式系統(tǒng)中