南開(kāi)大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第二學(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)南開(kāi)大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)》

2023-2024學(xué)年第二學(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2分，共40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)在資源受限的環(huán)境中運(yùn)行，內(nèi)存管理至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備的內(nèi)存資源有限，需要運(yùn)行多個(gè)任務(wù)。以下關(guān)于嵌入式內(nèi)存管理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以采用靜態(tài)內(nèi)存分配，在編譯時(shí)確定每個(gè)任務(wù)所需的內(nèi)存大小B.動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配可以更靈活地使用內(nèi)存，但可能會(huì)導(dǎo)致內(nèi)存碎片問(wèn)題C.內(nèi)存映射文件技術(shù)可以在一定程度上節(jié)省內(nèi)存空間，但會(huì)增加系統(tǒng)的復(fù)雜性D.為了提高內(nèi)存使用效率，應(yīng)該盡量減少內(nèi)存的緩存和預(yù)取機(jī)制2、在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，電源管理是一個(gè)重要的考慮因素。假設(shè)一個(gè)便攜式嵌入式設(shè)備需要在電池供電下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。以下關(guān)于電源管理策略的描述，正確的是：（）A.讓設(shè)備始終以最高性能運(yùn)行，不考慮電源消耗B.根據(jù)設(shè)備的工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器頻率和設(shè)備功耗，在性能和電源消耗之間取得平衡C.關(guān)閉所有不必要的硬件設(shè)備，以最大限度延長(zhǎng)電池壽命，即使這可能影響系統(tǒng)功能D.電源管理由硬件自動(dòng)完成，操作系統(tǒng)無(wú)需干預(yù)3、嵌入式操作系統(tǒng)中的存儲(chǔ)管理需要考慮閃存的特殊性質(zhì)，如有限的寫(xiě)入次數(shù)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備頻繁寫(xiě)入數(shù)據(jù)到閃存，為了延長(zhǎng)閃存的壽命，以下哪種方法可能被采用？（）A.使用磨損均衡算法，均勻分配寫(xiě)入操作到不同的閃存區(qū)域B.減少寫(xiě)入操作的頻率，通過(guò)緩存數(shù)據(jù)批量寫(xiě)入C.采用更高級(jí)的閃存技術(shù)，如3DNAND閃存，提高耐用性D.以上方法都可以有效地延長(zhǎng)閃存的使用壽命4、在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，調(diào)試信息的輸出對(duì)于問(wèn)題排查非常重要。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)故障，但沒(méi)有明顯的錯(cuò)誤提示。以下關(guān)于調(diào)試信息輸出的方式，有效的是：（）A.將關(guān)鍵變量和狀態(tài)信息通過(guò)串口輸出到上位機(jī)進(jìn)行分析B.將調(diào)試信息存儲(chǔ)在內(nèi)部閃存中，事后讀取分析C.在系統(tǒng)的顯示屏上直接顯示詳細(xì)的調(diào)試信息D.不輸出調(diào)試信息，通過(guò)猜測(cè)和經(jīng)驗(yàn)來(lái)定位問(wèn)題5、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動(dòng)參數(shù)配置對(duì)系統(tǒng)的初始化和運(yùn)行有重要影響。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景配置啟動(dòng)參數(shù)。以下關(guān)于啟動(dòng)參數(shù)配置的描述，正確的是：（）A.使用固定的啟動(dòng)參數(shù)，不進(jìn)行靈活配置B.通過(guò)配置文件或命令行參數(shù)，根據(jù)具體需求定制系統(tǒng)啟動(dòng)行為C.啟動(dòng)參數(shù)配置復(fù)雜且容易出錯(cuò)，應(yīng)盡量避免修改D.啟動(dòng)參數(shù)配置對(duì)系統(tǒng)性能和功能沒(méi)有實(shí)質(zhì)影響6、在嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理中，閃存（FlashMemory）是一種常用的存儲(chǔ)介質(zhì)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備使用閃存來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序，以下關(guān)于閃存的特點(diǎn)和使用注意事項(xiàng)，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.閃存具有非易失性，掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失B.閃存的寫(xiě)入操作通常比讀取操作慢C.閃存可以無(wú)限次地擦寫(xiě)，不會(huì)出現(xiàn)磨損D.在對(duì)閃存進(jìn)行寫(xiě)入操作之前，通常需要先進(jìn)行擦除操作7、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動(dòng)態(tài)電源管理（DPM）技術(shù)可以有效地降低系統(tǒng)功耗。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備在不同的工作模式下有不同的功耗需求，以下關(guān)于動(dòng)態(tài)電源管理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載情況動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器的工作頻率和電壓B.關(guān)閉暫時(shí)不使用的硬件設(shè)備，以降低功耗C.動(dòng)態(tài)電源管理可以完全消除系統(tǒng)的功耗，實(shí)現(xiàn)零功耗運(yùn)行D.需要在功耗降低和系統(tǒng)性能之間進(jìn)行平衡8、在一個(gè)嵌入式圖像識(shí)別系統(tǒng)中，如人臉識(shí)別門(mén)禁系統(tǒng)，需要快速準(zhǔn)確地識(shí)別圖像中的目標(biāo)。為了提高識(shí)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9、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，IPv6協(xié)議逐漸得到廣泛應(yīng)用。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要接入IPv6網(wǎng)絡(luò)。以下關(guān)于IPv6的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.IPv6提供了更大的地址空間，解決了IPv4地址不足的問(wèn)題B.IPv6的包頭結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，提高了數(shù)據(jù)包的處理效率C.嵌入式系統(tǒng)從IPv4遷移到IPv6非常簡(jiǎn)單，不需要對(duì)軟件和硬件進(jìn)行任何修改D.IPv6支持更多的安全特性和服務(wù)質(zhì)量（QoS）機(jī)制10、嵌入式操作系統(tǒng)在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。假設(shè)一個(gè)智能家居控制器需要運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)。以下關(guān)于智能家居中操作系統(tǒng)的需求，正確的是：（）A.低功耗、實(shí)時(shí)響應(yīng)和與多種傳感器的良好兼容性是重要考慮因素B.可以使用通用的商業(yè)操作系統(tǒng)，無(wú)需針對(duì)智能家居進(jìn)行優(yōu)化C.對(duì)操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信能力要求不高，重點(diǎn)在于本地控制D.智能家居中的操作系統(tǒng)與其他嵌入式應(yīng)用沒(méi)有區(qū)別11、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(xiě)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)12、在嵌入式系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程中，引導(dǎo)程序（Bootloader）起著重要作用。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要從不同的存儲(chǔ)介質(zhì)啟動(dòng)。以下關(guān)于Bootloader功能的描述，正確的是：（）A.Bootloader只負(fù)責(zé)加載操作系統(tǒng)內(nèi)核，不進(jìn)行任何硬件初始化B.完成硬件初始化、選擇啟動(dòng)設(shè)備、加載并啟動(dòng)操作系統(tǒng)等一系列任務(wù)C.Bootloader的功能是固定的，不能根據(jù)需求進(jìn)行定制D.Bootloader對(duì)系統(tǒng)的啟動(dòng)性能沒(méi)有影響13、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務(wù)通信機(jī)制有多種方式。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中有多個(gè)任務(wù)需要協(xié)同工作，共享數(shù)據(jù)。以下哪種任務(wù)通信方式可能最為高效？（）A.消息隊(duì)列，任務(wù)通過(guò)發(fā)送和接收消息進(jìn)行通信B.共享內(nèi)存，多個(gè)任務(wù)直接訪問(wèn)同一塊內(nèi)存區(qū)域進(jìn)行數(shù)據(jù)交換C.信號(hào)量，用于任務(wù)之間的同步和互斥D.管道，實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的單向數(shù)據(jù)傳輸14、當(dāng)為一個(gè)嵌入式設(shè)備選擇操作系統(tǒng)時(shí)，需要考慮其應(yīng)用領(lǐng)域和需求特點(diǎn)。假設(shè)一個(gè)設(shè)備需要支持實(shí)時(shí)性、低功耗和小型化，同時(shí)開(kāi)發(fā)難度要相對(duì)較低。以下哪種嵌入式操作系統(tǒng)最為適合？（）A.FreeRTOSB.LinuxC.WindowsCED.VxWorks15、在嵌入式操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序起著重要的作用。假設(shè)要為一個(gè)新型的傳感器開(kāi)發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，該傳感器具有獨(dú)特的接口和通信協(xié)議。為了確保驅(qū)動(dòng)程序的高效性、穩(wěn)定性和可移植性，以下哪種開(kāi)發(fā)方法和技術(shù)是最為關(guān)鍵的？（）A.直接在操作系統(tǒng)內(nèi)核中編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)代碼B.使用操作系統(tǒng)提供的驅(qū)動(dòng)框架和接口C.參考類(lèi)似傳感器的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行修改D.自行設(shè)計(jì)全新的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)16、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(xiāo)較大，但能確保實(shí)時(shí)性C.RTOS不支持多任務(wù)處理，以專(zhuān)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17、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)中，代碼的可移植性是一個(gè)重要的考慮因素。假設(shè)要將一個(gè)在一種嵌入式平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的軟件移植到另一個(gè)不同架構(gòu)的平臺(tái)上，為了減少移植的工作量，以下哪種方法最為有效？（）A.使用跨平臺(tái)的編程語(yǔ)言和庫(kù)B.針對(duì)新平臺(tái)重新編寫(xiě)全部代碼C.盡量使用平臺(tái)相關(guān)的特性D.不考慮可移植性，只在原平臺(tái)上運(yùn)行18、在一個(gè)嵌入式語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)中，如智能語(yǔ)音助手，需要在有限的計(jì)算資源下實(shí)現(xiàn)高效的語(yǔ)音識(shí)別功能。為了降低計(jì)算復(fù)雜度，以下哪種語(yǔ)音特征提取方法可能會(huì)被采用？（）A.梅爾頻率倒譜系數(shù)B.線性預(yù)測(cè)編碼C.感知線性預(yù)測(cè)D.以上都是19、在嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要手段。假設(shè)一個(gè)嵌入式應(yīng)用程序運(yùn)行速度較慢。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以通過(guò)算法改進(jìn)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化來(lái)提高程序的執(zhí)行效率B.減少函數(shù)調(diào)用的開(kāi)銷(xiāo)和避免不必要的內(nèi)存分配可以提升性能C.代碼優(yōu)化只需要關(guān)注程序的執(zhí)行速度，無(wú)需考慮代碼的可讀性和可維護(hù)性D.針對(duì)特定的硬件架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，如利用指令集的特性，可以顯著提高性能20、在嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存保護(hù)機(jī)制中，虛擬內(nèi)存通常不是必需的。假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的電子秤的嵌入式系統(tǒng)，內(nèi)存資源有限。以下關(guān)于內(nèi)存保護(hù)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用硬件機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)內(nèi)存訪問(wèn)的權(quán)限控制B.不需要復(fù)雜的內(nèi)存保護(hù)機(jī)制，因?yàn)橄到y(tǒng)功能簡(jiǎn)單C.內(nèi)存保護(hù)會(huì)增加系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)，在簡(jiǎn)單系統(tǒng)中可以忽略D.即使是簡(jiǎn)單系統(tǒng)，也應(yīng)該采用虛擬內(nèi)存來(lái)提高內(nèi)存管理的靈活性二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述代碼覆蓋率分析工具的作用和使用方法。2、（本題5分）簡(jiǎn)述多核任務(wù)調(diào)度和緩存一致性管理。3、（本題5分）解釋藍(lán)牙協(xié)議棧和功耗控制策略。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)鐘可靠性測(cè)試程序。2、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)簡(jiǎn)單的文件系統(tǒng)操作，如創(chuàng)建、讀取和寫(xiě)入文件。3、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)嵌入式程序，使用pH值差傳感器檢測(cè)溶液的pH值差。4、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)左偏樹(shù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行合并和刪除操作。5、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)嵌入式程序，使