河南科技大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號學(xué)校________________班級____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁河南科技大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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)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硬件設(shè)備、加載內(nèi)核和應(yīng)用程序。為了縮短啟動時間，同時保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以下哪種啟動優(yōu)化方法最為有效？（）A.減少初始化步驟B.壓縮內(nèi)核和應(yīng)用程序C.并行化啟動過程中的部分任務(wù)D.不進行任何優(yōu)化，保持默認啟動流程2、嵌入式系統(tǒng)中的引導(dǎo)加載程序（Bootloader）負責(zé)系統(tǒng)的初始化和啟動。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的存儲介質(zhì)上有多個操作系統(tǒng)映像，以下關(guān)于引導(dǎo)加載程序的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.引導(dǎo)加載程序可以選擇加載不同的操作系統(tǒng)映像B.引導(dǎo)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(dǎo)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(dǎo)加載程序可以通過網(wǎng)絡(luò)進行更新和升級3、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，對于資源受限的設(shè)備，代碼尺寸的優(yōu)化至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式應(yīng)用程序的代碼尺寸過大。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的方法，正確的是：（）A.使用更高效的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減少代碼量B.去除未使用的函數(shù)和變量，精簡代碼C.選擇合適的編譯器優(yōu)化選項，對代碼進行優(yōu)化D.以上方法都可以有效地減小嵌入式應(yīng)用程序的代碼尺寸4、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(shè)一個航空航天領(lǐng)域的嵌入式控制系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障可能會導(dǎo)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(fù)雜的算法和功能，以應(yīng)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(shè)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(fù)雜性，從而提高可靠性5、在嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)的更新和升級需要考慮多種因素。假設(shè)一個已經(jīng)部署的嵌入式設(shè)備需要進行軟件升級，要確保升級過程的安全性和可靠性，同時盡量減少對用戶使用的影響。以下哪種升級方式最為合適？（）A.在線升級，自動完成B.用戶手動下載更新包進行升級C.召回設(shè)備，在工廠進行升級D.不進行升級，保持初始版本6、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）技術(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)負載動態(tài)調(diào)整電壓和頻率。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的工作負載變化較大。以下關(guān)于DVFS的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.DVFS可以在系統(tǒng)負載低時降低電壓和頻率，以節(jié)省功耗B.調(diào)整電壓和頻率的過程需要一定的時間，可能會影響系統(tǒng)的實時性能C.DVFS技術(shù)需要硬件支持，同時操作系統(tǒng)需要相應(yīng)的驅(qū)動和管理策略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7、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度算法決定了任務(wù)執(zhí)行的順序和時機。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)中有多個任務(wù)，它們具有不同的優(yōu)先級和截止時間。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度算法的描述，哪一項是不正確的？（）A.優(yōu)先級調(diào)度算法根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級來決定執(zhí)行順序，高優(yōu)先級任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行B.最早截止時間優(yōu)先調(diào)度算法選擇截止時間最早的任務(wù)執(zhí)行，以滿足任務(wù)的實時性要求C.輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法將CPU時間平均分配給各個任務(wù)，適用于任務(wù)執(zhí)行時間相近的情況D.一旦任務(wù)的調(diào)度算法確定，就不能根據(jù)系統(tǒng)的運行情況進行動態(tài)調(diào)整，以保證穩(wěn)定性8、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)9、嵌入式系統(tǒng)通常需要與各種外部設(shè)備進行通信。假設(shè)有一個嵌入式設(shè)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10、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，電源管理是一個重要的考慮因素。假設(shè)一個便攜式嵌入式設(shè)備需要在電池供電下長時間運行，并盡可能延長電池壽命。以下關(guān)于電源管理策略的描述，正確的是：（）A.設(shè)備在空閑時進入低功耗模式，減少不必要的能耗B.始終保持設(shè)備在高性能模式，以快速完成任務(wù)，縮短工作時間來節(jié)能C.關(guān)閉所有不使用的硬件設(shè)備，即使可能會影響響應(yīng)速度D.不進行電源管理，依靠大容量電池來滿足長時間運行需求11、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12、在嵌入式系統(tǒng)的安全機制方面，需要防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)泄露。假設(shè)一個涉及敏感信息的嵌入式設(shè)備。以下關(guān)于安全機制的描述，正確的是：（）A.不采取任何安全措施，依賴設(shè)備的物理保護B.實施身份認證、加密和訪問控制等安全策略C.安全機制會增加系統(tǒng)開銷，影響性能，應(yīng)盡量減少使用D.嵌入式系統(tǒng)不存在安全風(fēng)險，無需關(guān)注13、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)中，需要同時控制多個家電設(shè)備，并保證各個設(shè)備之間的協(xié)調(diào)工作。以下哪種技術(shù)可以有效地實現(xiàn)設(shè)備之間的通信和協(xié)同？（）A.消息隊列B.共享內(nèi)存C.信號量D.以上都可以14、在嵌入式系統(tǒng)的存儲架構(gòu)中，ROM和RAM都有各自的用途。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要存儲固化的程序代碼和運行時的數(shù)據(jù)。以下關(guān)于存儲選擇的描述，正確的是：（）A.將程序代碼和數(shù)據(jù)都存儲在ROM中，以保證數(shù)據(jù)不丟失B.把程序代碼存儲在ROM，運行時的數(shù)據(jù)存儲在RAM中C.全部使用RAM存儲，提高讀寫速度D.存儲選擇對系統(tǒng)性能沒有影響，可以隨意安排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)行順序控制二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，如何進行系統(tǒng)的升級和更新？2、（本題5分）如何在嵌入式操作系統(tǒng)中進行代碼優(yōu)化？3、（本題5分）簡述ESD對嵌入式系統(tǒng)的影響和防護措施。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述嵌入式操作系統(tǒng)在智能電網(wǎng)智能電表中的重要性。分析其在電能計量、數(shù)據(jù)傳輸和遠程管理中的作用，以及對準(zhǔn)確性和可靠性的要求。2、（本題5分）論述嵌入式操作系統(tǒng)在智能交通電子警察系統(tǒng)中的作用。分析其對交通違法行為監(jiān)測、證據(jù)采集、處罰執(zhí)行等方面的貢獻，以及系統(tǒng)可靠性和準(zhǔn)確性要求。3、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能物流追蹤系統(tǒng)中的應(yīng)用，包括貨物定位、狀態(tài)監(jiān)測、運輸路徑優(yōu)化等方面，探討其對物流管理的提升。4、（本題5分）以智能機器人自主導(dǎo)航系統(tǒng)為例，綜合分析嵌入式操作系統(tǒng)的重要性。包括對環(huán)境感知、路徑規(guī)劃、自主決策等方面的要求，以及如何滿足這些要求。5、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能壓力傳感器中的應(yīng)用及特點。智能壓力傳感器需要精確