北京交通大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)北京交通大學(xué)

《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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、在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)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(gè)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(huì)導(dǎo)致嚴(yán)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(duì)各種可能的情況B.進(jìn)行大量的功能測(cè)試，但不進(jìn)行壓力測(cè)試C.采用冗余設(shè)計(jì)，如硬件冗余和軟件容錯(cuò)機(jī)制D.減少系統(tǒng)的功能，降低復(fù)雜性，從而提高可靠性2、在嵌入式系統(tǒng)中，內(nèi)存保護(hù)機(jī)制可以防止程序錯(cuò)誤導(dǎo)致的系統(tǒng)崩潰。假設(shè)一個(gè)應(yīng)用程序出現(xiàn)了內(nèi)存訪問(wèn)越界的錯(cuò)誤。以下關(guān)于內(nèi)存保護(hù)機(jī)制的作用，正確的是：（）A.內(nèi)存保護(hù)機(jī)制能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)并阻止越界訪問(wèn)，避免影響其他程序的運(yùn)行B.內(nèi)存保護(hù)機(jī)制會(huì)自動(dòng)修復(fù)越界訪問(wèn)造成的數(shù)據(jù)錯(cuò)誤C.即使有內(nèi)存保護(hù)機(jī)制，越界訪問(wèn)也可能導(dǎo)致系統(tǒng)立即死機(jī)D.內(nèi)存保護(hù)機(jī)制只對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)核有效，對(duì)應(yīng)用程序不起作用3、在嵌入式系統(tǒng)的圖形界面開(kāi)發(fā)中，需要考慮資源受限和用戶體驗(yàn)。假設(shè)一個(gè)小型嵌入式設(shè)備需要顯示簡(jiǎn)單的圖形界面。以下關(guān)于圖形界面選擇的描述，正確的是：（）A.使用復(fù)雜的圖形庫(kù)，提供豐富的圖形效果B.選擇輕量級(jí)的圖形庫(kù)，如MiniGUI，滿足基本需求并節(jié)省資源C.不使用圖形界面，通過(guò)命令行與用戶交互D.圖形界面的選擇對(duì)系統(tǒng)性能沒(méi)有影響4、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理至關(guān)重要。假設(shè)有一個(gè)嵌入式設(shè)備，需要頻繁地讀寫(xiě)小文件，并且對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)的空間利用率要求較高。以下哪種文件系統(tǒng)可能是最適合的選擇？（）A.FAT32B.NTFSC.ext4D.JFFS25、假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要運(yùn)行一個(gè)復(fù)雜的圖形用戶界面（GUI），例如智能手表的操作界面，對(duì)界面的響應(yīng)速度和資源占用有嚴(yán)格要求。以下哪種GUI框架和技術(shù)更適合這種嵌入式應(yīng)用？（）A.Qt框架，功能強(qiáng)大但資源消耗較大B.MiniGUI框架，輕量級(jí)且適合嵌入式環(huán)境C.自行開(kāi)發(fā)基于底層圖形庫(kù)的GUID.不使用GUI，采用命令行界面6、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常需要進(jìn)行定制和配置。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)對(duì)安全性要求較高，需要增強(qiáng)內(nèi)核的安全特性。以下哪些內(nèi)核配置選項(xiàng)可能有助于提高安全性？（）A.啟用內(nèi)存保護(hù)機(jī)制，防止非法訪問(wèn)內(nèi)存B.關(guān)閉不必要的系統(tǒng)服務(wù)和端口，減少攻擊面C.加強(qiáng)用戶認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制，限制對(duì)系統(tǒng)資源的訪問(wèn)D.以上選項(xiàng)都可以增強(qiáng)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的安全性7、嵌入式操作系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)對(duì)于關(guān)鍵應(yīng)用至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)用于醫(yī)療設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)。以下關(guān)于可靠性保障的描述，正確的是：（）A.不進(jìn)行任何額外的可靠性設(shè)計(jì)，依靠操作系統(tǒng)的默認(rèn)機(jī)制B.采用冗余設(shè)計(jì)、錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)機(jī)制，確保系統(tǒng)在故障情況下仍能正常運(yùn)行C.只關(guān)注功能實(shí)現(xiàn)，忽略可靠性方面的考慮D.可靠性設(shè)計(jì)會(huì)增加系統(tǒng)成本和復(fù)雜性，應(yīng)盡量避免8、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）技術(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載調(diào)整處理器的電壓和頻率。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備的負(fù)載變化頻繁。以下關(guān)于DVFS的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.DVFS可以有效降低系統(tǒng)的功耗，尤其是在輕負(fù)載情況下B.實(shí)現(xiàn)DVFS需要硬件支持和相應(yīng)的軟件算法C.頻繁的電壓和頻率切換不會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響D.可以根據(jù)系統(tǒng)的歷史負(fù)載情況預(yù)測(cè)未來(lái)的負(fù)載，提前進(jìn)行DVFS調(diào)整9、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核同步機(jī)制用于保證多任務(wù)環(huán)境下數(shù)據(jù)的一致性和正確性。假設(shè)多個(gè)任務(wù)同時(shí)訪問(wèn)共享資源。以下關(guān)于內(nèi)核同步機(jī)制的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.信號(hào)量可以用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的互斥和同步B.互斥鎖可以保證在同一時(shí)刻只有一個(gè)任務(wù)訪問(wèn)共享資源C.條件變量用于任務(wù)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(jī)制會(huì)增加系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)，因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該盡量避免使用10、在嵌入式系統(tǒng)的安全設(shè)計(jì)中，數(shù)據(jù)加密和認(rèn)證是常見(jiàn)的手段。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要保護(hù)敏感數(shù)據(jù)的傳輸和存儲(chǔ)。以下關(guān)于數(shù)據(jù)加密和認(rèn)證的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以使用對(duì)稱加密算法如AES對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，加密和解密使用相同的密鑰B.非對(duì)稱加密算法如RSA常用于數(shù)字簽名和密鑰交換C.哈希函數(shù)可以用于數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證，但不能用于加密數(shù)據(jù)D.只要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了加密，就無(wú)需進(jìn)行認(rèn)證操作，因?yàn)榧用芤呀?jīng)保證了數(shù)據(jù)的安全性11、嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）用于提供準(zhǔn)確的時(shí)間信息。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要在斷電后仍然保持時(shí)間的準(zhǔn)確性，以下關(guān)于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.實(shí)時(shí)時(shí)鐘通常由電池供電，以保證在系統(tǒng)斷電時(shí)仍能運(yùn)行B.實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以通過(guò)外部信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，提高時(shí)間的準(zhǔn)確性C.嵌入式操作系統(tǒng)可以通過(guò)讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘的值來(lái)獲取當(dāng)前時(shí)間D.實(shí)時(shí)時(shí)鐘的精度不受溫度和電壓等環(huán)境因素的影響12、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)13、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核同步機(jī)制用于保證多任務(wù)環(huán)境下的數(shù)據(jù)一致性。假設(shè)多個(gè)任務(wù)需要同時(shí)訪問(wèn)共享資源。以下關(guān)于內(nèi)核同步方法的描述，正確的是：（）A.不使用任何同步機(jī)制，讓任務(wù)自由競(jìng)爭(zhēng)共享資源B.采用信號(hào)量、互斥鎖等同步機(jī)制，確保任務(wù)對(duì)共享資源的正確訪問(wèn)C.同步機(jī)制會(huì)降低系統(tǒng)性能，應(yīng)盡量少用D.內(nèi)核同步機(jī)制對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒(méi)有影響14、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，并盡可能延長(zhǎng)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(shí)進(jìn)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(shí)間來(lái)節(jié)能C.關(guān)閉所有不使用的硬件設(shè)備，即使可能會(huì)影響響應(yīng)速度D.不進(jìn)行電源管理，依靠大容量電池來(lái)滿足長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行需求15、在一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，需要在野外環(huán)境中長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，并且能夠適應(yīng)溫度、濕度等環(huán)境因素的變化。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，以下哪種硬件防護(hù)措施可能會(huì)被采?。浚ǎ〢.防水防塵設(shè)計(jì)B.寬溫工作設(shè)計(jì)C.電磁屏蔽設(shè)計(jì)D.以上都是16、在嵌入式系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控方面，網(wǎng)絡(luò)通信起著關(guān)鍵作用。假設(shè)一個(gè)分布式的嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。以下關(guān)于遠(yuǎn)程管理實(shí)現(xiàn)的描述，正確的是：（）A.建立專用的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)高效的遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)采集B.直接使用通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，不進(jìn)行任何定制C.遠(yuǎn)程管理會(huì)增加系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)盡量避免D.嵌入式系統(tǒng)不支持遠(yuǎn)程管理功能17、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)中，交叉編譯是一個(gè)重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)需要為一個(gè)特定的嵌入式處理器開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序，以下關(guān)于交叉編譯的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.交叉編譯是在一種體系結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)上編譯生成另一種體系結(jié)構(gòu)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(kāi)發(fā)主機(jī)上運(yùn)行和調(diào)試D.交叉編譯的過(guò)程需要考慮目標(biāo)嵌入式系統(tǒng)的硬件特性和資源限制18、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要在資源受限的環(huán)境下運(yùn)行。假設(shè)有一個(gè)嵌入式設(shè)備，其內(nèi)存和處理器性能都有限，需要運(yùn)行一個(gè)圖形用戶界面（GUI）應(yīng)用程序。以下哪種GUI框架可能是最適合的選擇？（）A.QtB.GTK+C.MiniGUID.WindowsPresentationFoundation19、當(dāng)開(kāi)發(fā)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能門(mén)鎖系統(tǒng)時(shí)，需要考慮到安全性和便捷性的平衡。以下哪種身份認(rèn)證方式可能會(huì)被采用？（）A.指紋識(shí)別B.密碼輸入C.藍(lán)牙配對(duì)D.以上都是20、在一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能傳感器網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點(diǎn)之間需要進(jìn)行低功耗、遠(yuǎn)距離的無(wú)線通信。以下哪種無(wú)線通信技術(shù)可能是最佳選擇？（）A.ZigbeeB.Wi-FiC.BluetoothD.LoRa二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋在資源隔離和系統(tǒng)分區(qū)中的作用。2、（本題5分）解釋輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇和優(yōu)化。3、（本題5分）簡(jiǎn)述在嵌入式系統(tǒng)中如何進(jìn)行性能測(cè)試。4、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何管理NVM的讀寫(xiě)操作。5、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，如何處理系統(tǒng)的熱管理？三、編程題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用濃度波動(dòng)傳感器檢測(cè)物質(zhì)濃度波動(dòng)。2、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)傳感器融合程序，綜合多個(gè)傳感器的數(shù)據(jù)。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用顏色傳感器識(shí)別顏色。4、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)RTC時(shí)鐘的日歷批量修改程序。5、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫(xiě)一個(gè)高精度傳感器驅(qū)動(dòng)程序。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題