常州紡織服裝職業(yè)技術學院《嵌入式系統(tǒng)設計方法》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頁常州紡織服裝職業(yè)技術學院《嵌入式系統(tǒng)設計方法》

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、對于一個運行嵌入式操作系統(tǒng)的醫(yī)療設備，例如便攜式心電圖監(jiān)測儀，數(shù)據(jù)的安全性和可靠性至關重要。設備需要在掉電或系統(tǒng)故障的情況下，仍然能夠保證關鍵數(shù)據(jù)不丟失。以下哪種技術或方法能夠更好地實現(xiàn)數(shù)據(jù)的保護和恢復？（）A.定期將數(shù)據(jù)備份到外部存儲設備B.使用電池支持的緩存來保存關鍵數(shù)據(jù)C.采用具有掉電保護功能的存儲芯片D.在軟件中實現(xiàn)數(shù)據(jù)的實時加密2、在嵌入式系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的選擇需要考慮存儲介質(zhì)和系統(tǒng)需求。假設一個嵌入式設備使用閃存作為存儲介質(zhì)。以下關于文件系統(tǒng)選擇的描述，正確的是：（）A.選擇傳統(tǒng)的FAT文件系統(tǒng)，因其廣泛支持且簡單易用B.使用專門為閃存優(yōu)化的文件系統(tǒng)，如JFFS2或UBIFS，以提高閃存的使用壽命和性能C.不使用文件系統(tǒng)，直接以原始數(shù)據(jù)方式存儲和訪問文件D.任何文件系統(tǒng)都可以在閃存上正常工作，無需特別選擇3、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時任務的截止時間是一個重要的約束條件。假設一個實時任務必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成計算和輸出，否則會導致系統(tǒng)故障。以下哪種調(diào)度算法能夠更好地保證實時任務按時完成？（）A.最早截止時間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法B.最短剩余時間優(yōu)先（SRTF）調(diào)度算法C.最高響應比優(yōu)先（HRRN）調(diào)度算法D.輪詢調(diào)度算法4、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5、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6、對于一個運行嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居網(wǎng)關，需要同時連接多種不同類型的智能設備，如智能燈泡、智能插座和智能門鎖等，并實現(xiàn)它們之間的互聯(lián)互通和協(xié)同工作。以下哪種通信協(xié)議和技術更適合構建這樣的智能家居網(wǎng)絡？（）A.Zigbee協(xié)議，低功耗、短距離通信B.Wi-Fi協(xié)議，高速、長距離通信C.Bluetooth協(xié)議，適用于個人設備連接D.以太網(wǎng)協(xié)議，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡通信7、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性是一個關鍵的特性。假設一個醫(yī)療設備的嵌入式系統(tǒng)需要在嚴格的時間限制內(nèi)處理傳感器數(shù)據(jù)并做出響應，以確保患者的安全。以下關于實時性的描述，哪一項是正確的？（）A.硬實時系統(tǒng)允許偶爾的任務超時，只要不頻繁發(fā)生B.軟實時系統(tǒng)對任務的響應時間有嚴格的要求，必須在規(guī)定時間內(nèi)完成C.硬實時系統(tǒng)必須保證所有任務都能在規(guī)定的截止時間之前完成D.實時性只與操作系統(tǒng)的調(diào)度算法有關，與硬件性能無關8、嵌入式操作系統(tǒng)的存儲管理需要考慮閃存的特性。假設一個嵌入式系統(tǒng)使用閃存作為主要存儲設備。以下關于閃存管理的描述，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.可以使用閃存轉換層（FTL）來模擬傳統(tǒng)的塊設備接口，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、當設計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的低功耗系統(tǒng)時，例如用于物聯(lián)網(wǎng)的遠程傳感器節(jié)點，其電源供應有限，需要長時間依靠電池工作。在這種情況下，除了硬件層面的節(jié)能設計，操作系統(tǒng)層面也需要采取相應的策略。以下哪種操作系統(tǒng)層面的節(jié)能策略最為有效？（）A.降低處理器的工作頻率B.動態(tài)關閉暫時不用的設備C.減少系統(tǒng)的任務切換次數(shù)D.采用簡單的任務調(diào)度算法，降低調(diào)度開銷10、在嵌入式操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的選擇需要考慮設備的存儲特性和應用需求。假設一個嵌入式設備使用閃存作為存儲介質(zhì)，需要一個可靠且高效的文件系統(tǒng)。以下哪種文件系統(tǒng)可能是合適的選擇？（）A.FAT文件系統(tǒng)，廣泛兼容但不適合閃存的頻繁寫入B.NTFS文件系統(tǒng)，功能強大但對資源要求較高C.EXT文件系統(tǒng)，常用于Linux系統(tǒng)但對嵌入式設備不太優(yōu)化D.JFFS2文件系統(tǒng)，專門為閃存設計，具有較好的磨損均衡和掉電保護11、嵌入式操作系統(tǒng)的設備驅(qū)動開發(fā)是系統(tǒng)集成的關鍵環(huán)節(jié)。假設要開發(fā)一個新的傳感器驅(qū)動。以下關于驅(qū)動開發(fā)的描述，正確的是：（）A.直接使用通用的傳感器驅(qū)動代碼，不進行任何修改B.深入了解傳感器的工作原理和通信協(xié)議，按照操作系統(tǒng)的驅(qū)動框架進行開發(fā)C.忽略設備的特性和操作系統(tǒng)的要求，自行設計驅(qū)動接口D.設備驅(qū)動開發(fā)與操作系統(tǒng)內(nèi)核無關，可以獨立完成12、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中，代碼的版本控制和管理是必不可少的。假設一個團隊在開發(fā)一個復雜的嵌入式項目，需要多人協(xié)作，并且要跟蹤代碼的變更歷史。以下哪種版本控制系統(tǒng)和工作流程最為合適？（）A.使用Git，采用分支管理策略B.使用SVN，集中式管理代碼C.不使用版本控制，通過郵件交流代碼D.自行開發(fā)簡單的版本控制工具13、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14、嵌入式操作系統(tǒng)的安全機制對于保護系統(tǒng)和數(shù)據(jù)至關重要。假設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。以下關于安全機制的描述，哪一項是不正確的？（）A.采用加密技術對敏感數(shù)據(jù)進行加密存儲和傳輸B.定期更新系統(tǒng)補丁，修復可能存在的安全漏洞C.可以完全依賴操作系統(tǒng)的默認安全設置，無需額外的安全措施D.對用戶的身份進行認證和授權，限制非法訪問15、在嵌入式系統(tǒng)的存儲擴展中，外部存儲卡的使用很常見。假設一個數(shù)碼相機的嵌入式系統(tǒng)需要使用SD卡擴展存儲容量。以下關于SD卡的使用，哪一項是不正確的？（）A.可以在運行時動態(tài)插拔SD卡，系統(tǒng)會自動識別B.需要考慮SD卡的讀寫速度和容量，以滿足系統(tǒng)需求C.對SD卡的操作需要進行錯誤處理，防止數(shù)據(jù)丟失D.不同類型的SD卡（如SDHC和SDXC）在嵌入式系統(tǒng)中可以通用16、在嵌入式操作系統(tǒng)中，進程間通信機制的選擇需要根據(jù)具體應用場景來決定。假設兩個進程需要頻繁地交換大量數(shù)據(jù)，對通信效率要求很高。以下哪種進程間通信方式最為合適？（）A.管道B.消息隊列C.共享內(nèi)存D.套接字17、嵌入式操作系統(tǒng)在與網(wǎng)絡連接時，需要考慮網(wǎng)絡的穩(wěn)定性和可靠性。假設一個遠程監(jiān)控設備的嵌入式系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)傳輸。以下關于網(wǎng)絡連接的描述，哪一項是不正確的？（）A.選擇穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡協(xié)議，如Wi-Fi或藍牙B.可以不考慮網(wǎng)絡信號的強度和干擾，只要能連接就行C.對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)進行校驗和糾錯，確保數(shù)據(jù)的準確性D.建立網(wǎng)絡連接的重試機制，以應對暫時的網(wǎng)絡故障18、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要支持多線程編程。假設一個嵌入式應用程序需要同時執(zhí)行多個并發(fā)任務，以下關于多線程編程的描述，哪一項是不準確的？（）A.多線程可以提高系統(tǒng)的并發(fā)性和響應性B.線程之間可以通過共享內(nèi)存進行數(shù)據(jù)交換C.多線程編程比多進程編程更節(jié)省系統(tǒng)資源D.線程之間的同步和互斥可以通過信號量和互斥鎖來實現(xiàn)，不需要考慮其他因素19、嵌入式系統(tǒng)的引導加載程序（Bootloader）的主要功能不包括（）A.初始化硬件B.加載內(nèi)核C.運行應用程序D.提供交互界面20、在一個嵌入式圖像識別系統(tǒng)中，如人臉識別門禁系統(tǒng)，需要快速準確地識別圖像中的目標。為了提高識別速度和準確率，以下哪種硬件加速模塊可能會被集成？（）A.GPUB.FPGAC.DSPD.以上都是21、嵌入式操作系統(tǒng)中的內(nèi)核調(diào)試通常比應用程序調(diào)試更困難。假設需要調(diào)試嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核。以下關于內(nèi)核調(diào)試的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用內(nèi)核調(diào)試工具如kgdb來進行遠程調(diào)試B.內(nèi)核調(diào)試需要對操作系統(tǒng)的內(nèi)部結構和機制有深入的了解C.在內(nèi)核調(diào)試過程中，可以隨意修改內(nèi)核的數(shù)據(jù)和代碼，不會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性D.打印內(nèi)核調(diào)試信息需要謹慎，避免輸出過多信息導致系統(tǒng)性能下降22、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動過程包括硬件初始化、內(nèi)核加載和系統(tǒng)配置等步驟。假設一個嵌入式設備在啟動時需要加載特定的設備驅(qū)動和配置文件。以下關于啟動過程的描述，正確的是：（）A.首先進行硬件的基本初始化，然后加載操作系統(tǒng)內(nèi)核，最后加載設備驅(qū)動和配置文件B.同時進行硬件初始化、內(nèi)核加載和設備驅(qū)動加載，以縮短啟動時間C.先加載設備驅(qū)動和配置文件，然后進行硬件初始化和內(nèi)核加載D.隨機執(zhí)行上述步驟，對啟動順序沒有嚴格要求23、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中，調(diào)試工具和技術起著重要作用。假設一個嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)了難以復現(xiàn)的故障，需要進行有效的調(diào)試。以下哪種調(diào)試方法可能最為有用？（）A.使用在線仿真器（ICE），可以實時監(jiān)測系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)B.通過打印調(diào)試信息到串口，分析輸出結果來定位問題C.使用邏輯分析儀，捕獲硬件信號進行分析D.以上方法結合使用，根據(jù)具體情況選擇合適的調(diào)試手段24、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性是重要的考量因素。假設一個航空航天領域的嵌入式控制系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障可能會導致嚴重后果。為了提高系統(tǒng)的可靠性，以下哪種方法是最有效的？（）A.采用復雜的算法和功能，以應對各種可能的情況B.進行大量的功能測試，但不進行壓力測試C.采用冗余設計，如硬件冗余和軟件容錯機制D.減少系統(tǒng)的功能，降低復雜性，從而提高可靠性25、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，交叉編譯是一個重要的環(huán)節(jié)。假設需要為一個特定的嵌入式處理器開發(fā)應用程序，以下關于交叉編譯的描述，哪一項是不正確的？（）A.交叉編譯是在一種體系結構的計算機上編譯生成另一種體系結構的可執(zhí)行代碼B.交叉編譯需要特定的交叉編譯工具鏈，包括編譯器、鏈接器等C.交叉編譯生成的代碼可以直接在開發(fā)主機上運行和調(diào)試D.交叉編譯的過程需要考慮目標嵌入式系統(tǒng)的硬件特性和資源限制二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何使用設備樹描述硬件信息。2、（本題5分）簡述功耗分析工具的工作原理和應用場景。3、（本題5分）簡述嵌入式操作系統(tǒng)中的時鐘管理。4、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)有哪些特點？三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）編寫代碼，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的心率傳感器驅(qū)動程序。2、（本題5分）編寫代碼，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的硬度變化率傳感器驅(qū)動程序。3、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)一個RTC時鐘校準程序。4、（本題5分）設計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的消息隊列程序，實現(xiàn)任務間的通信。5、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實