遼寧鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用技術(shù)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第二學(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)的中斷處理機制對于系統(tǒng)的響應(yīng)性能至關(guān)重要。假設(shè)一個安防監(jiān)控嵌入式系統(tǒng)，需要及時響應(yīng)外部傳感器的中斷信號。以下關(guān)于中斷處理的描述，哪一項是正確的？（）A.中斷處理程序應(yīng)該盡可能短小精悍，以減少中斷響應(yīng)時間B.可以在中斷處理程序中執(zhí)行復(fù)雜的計算和數(shù)據(jù)處理C.中斷優(yōu)先級越高，響應(yīng)時間越慢D.中斷處理與系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度無關(guān)2、在嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種通信方式適用于短距離、高速率的數(shù)據(jù)傳輸？（）A.SPIB.I2CC.UARTD.CAN3、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動態(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)于動態(tài)電源管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.根據(jù)系統(tǒng)的負載情況動態(tài)調(diào)整處理器的工作頻率和電壓B.關(guān)閉暫時不使用的硬件設(shè)備，以降低功耗C.動態(tài)電源管理可以完全消除系統(tǒng)的功耗，實現(xiàn)零功耗運行D.需要在功耗降低和系統(tǒng)性能之間進行平衡4、當(dāng)設(shè)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(yīng)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(shè)計，操作系統(tǒng)層面也需要采取相應(yīng)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(guān)閉暫時不用的設(shè)備C.減少系統(tǒng)的任務(wù)切換次數(shù)D.采用簡單的任務(wù)調(diào)度算法，降低調(diào)度開銷5、嵌入式操作系統(tǒng)在資源受限的環(huán)境中運行，內(nèi)存管理至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的內(nèi)存資源有限，需要運行多個任務(wù)。以下關(guān)于嵌入式內(nèi)存管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以采用靜態(tài)內(nèi)存分配，在編譯時確定每個任務(wù)所需的內(nèi)存大小B.動態(tài)內(nèi)存分配可以更靈活地使用內(nèi)存，但可能會導(dǎo)致內(nèi)存碎片問題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)取機制6、在嵌入式系統(tǒng)的可靠性設(shè)計中，錯誤檢測和恢復(fù)機制是重要的組成部分。假設(shè)一個關(guān)鍵的嵌入式系統(tǒng)需要在出現(xiàn)故障時能夠自動恢復(fù)。以下關(guān)于錯誤檢測和恢復(fù)的描述，哪一項是錯誤的？（）A.可以通過硬件看門狗定時器來檢測系統(tǒng)是否死機，并進行復(fù)位操作B.軟件可以通過定期檢查關(guān)鍵數(shù)據(jù)和狀態(tài)來發(fā)現(xiàn)潛在的錯誤C.錯誤恢復(fù)機制應(yīng)該能夠?qū)⑾到y(tǒng)恢復(fù)到故障前的完全相同的狀態(tài)，保證數(shù)據(jù)的一致性D.為了降低成本，在一些非關(guān)鍵的嵌入式系統(tǒng)中可以忽略錯誤檢測和恢復(fù)機制7、在嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種電源管理技術(shù)可以根據(jù)負載動態(tài)調(diào)整電壓？（）A.動態(tài)電源管理B.智能電源管理C.以上都是D.以上都不是8、當(dāng)開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的實時控制系統(tǒng)時，對任務(wù)的調(diào)度要求非常嚴格。假設(shè)系統(tǒng)中有多個關(guān)鍵任務(wù)和非關(guān)鍵任務(wù)，關(guān)鍵任務(wù)需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成執(zhí)行，以確保系統(tǒng)的正常運行。在這種情況下，以下哪種任務(wù)調(diào)度算法能夠最好地滿足實時性要求？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法B.優(yōu)先級調(diào)度算法C.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法D.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法9、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門狗（Watchdog）機制用于監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)在運行過程中可能會出現(xiàn)死機或程序跑飛的情況，以下關(guān)于看門狗的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.看門狗需要定期被系統(tǒng)軟件“喂狗”，否則會觸發(fā)復(fù)位操作B.看門狗可以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時自動重啟系統(tǒng)，恢復(fù)正常運行C.看門狗的超時時間可以根據(jù)系統(tǒng)的需求進行設(shè)置D.一旦看門狗觸發(fā)復(fù)位操作，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息不會丟失10、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能倉儲系統(tǒng)中，需要對大量的貨物信息進行實時采集和處理。為了提高數(shù)據(jù)采集的效率和準(zhǔn)確性，以下哪種數(shù)據(jù)采集技術(shù)可能會被使用？（）A.條碼掃描B.RFIDC.圖像識別D.以上都是11、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(shè)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(fēng)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12、當(dāng)設(shè)計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的工業(yè)控制網(wǎng)關(guān)時，需要實現(xiàn)不同工業(yè)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)融合。以下哪種軟件架構(gòu)和開發(fā)工具可能會被使用？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.開源開發(fā)框架D.以上都是13、對于一個運行嵌入式操作系統(tǒng)的無人機飛行控制系統(tǒng)，需要對飛機的姿態(tài)、速度和位置等信息進行實時采集和處理，并根據(jù)控制算法生成控制指令。在這種高動態(tài)和實時性要求的場景下，以下哪種傳感器融合技術(shù)能夠提供更準(zhǔn)確和可靠的狀態(tài)估計？（）A.簡單的加權(quán)平均融合B.基于卡爾曼濾波的融合C.不進行傳感器融合，單獨使用單個傳感器數(shù)據(jù)D.隨機選擇傳感器數(shù)據(jù)進行融合14、在嵌入式系統(tǒng)的存儲擴展中，外部存儲器如SD卡和eMMC可以提供額外的存儲空間。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要擴展存儲容量。以下關(guān)于存儲擴展的描述，哪一項是不正確的？（）A.選擇存儲設(shè)備時需要考慮容量、速度、接口類型和功耗等因素B.可以通過文件系統(tǒng)將外部存儲器與內(nèi)部存儲器統(tǒng)一管理C.存儲擴展不會對系統(tǒng)的啟動時間和運行性能產(chǎn)生影響D.在使用外部存儲器時，需要注意數(shù)據(jù)的讀寫權(quán)限和訪問控制15、在嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要環(huán)節(jié)。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)的某個關(guān)鍵函數(shù)執(zhí)行效率較低，需要進行優(yōu)化。以下哪種優(yōu)化方法在不影響功能的前提下能夠最大程度地提高性能？（）A.減少函數(shù)的參數(shù)數(shù)量B.使用更高效的算法重新實現(xiàn)函數(shù)C.減少函數(shù)內(nèi)部的條件判斷D.增加函數(shù)的代碼注釋以提高可讀性16、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要手段。假設(shè)一個嵌入式應(yīng)用程序的運行效率較低，需要進行優(yōu)化。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以通過算法改進、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方式提高代碼的執(zhí)行效率B.優(yōu)化代碼時只需要考慮時間復(fù)雜度，不需要考慮空間復(fù)雜度C.對于關(guān)鍵代碼段，可以使用匯編語言編寫以提高執(zhí)行速度D.代碼優(yōu)化需要在不影響功能正確性的前提下進行17、在嵌入式系統(tǒng)的存儲管理中，虛擬內(nèi)存機制的應(yīng)用需要謹慎考慮。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的內(nèi)存資源有限。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用，哪一項是不正確的？（）A.虛擬內(nèi)存可以使嵌入式系統(tǒng)運行大于物理內(nèi)存的程序，但會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性B.對于實時性要求高的嵌入式系統(tǒng)，使用虛擬內(nèi)存可能導(dǎo)致不可預(yù)測的響應(yīng)時間C.如果嵌入式設(shè)備的存儲介質(zhì)讀寫速度快，可以廣泛使用虛擬內(nèi)存來擴展內(nèi)存空間D.在資源受限的嵌入式系統(tǒng)中，通常優(yōu)先考慮優(yōu)化物理內(nèi)存的使用，而不是依賴虛擬內(nèi)存18、當(dāng)對嵌入式系統(tǒng)進行性能測試時，需要評估多個方面的指標(biāo)。假設(shè)要測試一個嵌入式設(shè)備在處理不同負載情況下的響應(yīng)時間、資源利用率和功耗等。以下哪種測試工具和方法的組合最為有效？（）A.使用性能分析工具，如ProfilerB.進行壓力測試和基準(zhǔn)測試C.人工觀察和記錄系統(tǒng)性能D.只測試部分功能，忽略整體性能19、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20、嵌入式操作系統(tǒng)中的存儲管理需要考慮閃存的特殊性質(zhì)，如有限的寫入次數(shù)。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備頻繁寫入數(shù)據(jù)到閃存，為了延長閃存的壽命，以下哪種方法可能被采用？（）A.使用磨損均衡算法，均勻分配寫入操作到不同的閃存區(qū)域B.減少寫入操作的頻率，通過緩存數(shù)據(jù)批量寫入C.采用更高級的閃存技術(shù)，如3DNAND閃存，提高耐用性D.以上方法都可以有效地延長閃存的使用壽命21、嵌入式系統(tǒng)中的實時內(nèi)核通常需要滿足嚴格的時間約束。假設(shè)一個實時內(nèi)核需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務(wù)調(diào)度和中斷處理，以下關(guān)于實時內(nèi)核性能評估的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.可以通過測量任務(wù)切換時間、中斷響應(yīng)時間等指標(biāo)來評估實時內(nèi)核的性能B.實時內(nèi)核的性能只與軟件實現(xiàn)有關(guān)，與硬件平臺無關(guān)C.最壞情況執(zhí)行時間（WCET）是評估實時內(nèi)核性能的重要參數(shù)之一D.實時內(nèi)核的性能評估需要在實際的應(yīng)用場景中進行，以獲得準(zhǔn)確的結(jié)果22、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理對于系統(tǒng)性能和資源利用至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的內(nèi)存有限，需要高效地管理內(nèi)存。在這種情況下，以下哪種內(nèi)存管理技術(shù)可能最為適用？（）A.分頁式內(nèi)存管理，將內(nèi)存劃分為固定大小的頁面進行分配B.分段式內(nèi)存管理，根據(jù)程序的邏輯分段分配內(nèi)存C.動態(tài)內(nèi)存分配，在運行時根據(jù)需求分配和釋放內(nèi)存D.靜態(tài)內(nèi)存分配，在編譯時確定所有內(nèi)存的使用，避免運行時的分配開銷23、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時任務(wù)的截止時間是一個重要的約束條件。假設(shè)一個實時任務(wù)必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成計算和輸出，否則會導(dǎo)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(wù)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(yīng)比優(yōu)先（HRRN）調(diào)度算法D.輪詢調(diào)度算法24、當(dāng)設(shè)計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的便攜式醫(yī)療設(shè)備時，需要考慮到設(shè)備的尺寸、重量和電池壽命。對于操作系統(tǒng)的選擇，以下哪種嵌入式操作系統(tǒng)可能具有更好的適應(yīng)性？（）A.FreeRTOSB.LinuxC.WindowsEmbeddedD.VxWorks25、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.以上都可以二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述移植性考慮和跨平臺編譯工具的使用。2、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)壓縮算法選擇原則是什么？3、（本題5分）解釋使用性能分析工具和代碼剖析。4、（本題5分）簡述在嵌入式系統(tǒng)中如何進行性能測試。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用氣體傳感器檢測氣體濃度。2、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個電容式傳感器的驅(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時鐘的鬧鐘批量設(shè)置程序。4、（本題5分）創(chuàng)建一個任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個氣體傳感器檢測氣體濃度。5、（本題5分）創(chuàng)建一個任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個氧氣傳感器檢測氧氣