北京郵電大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《嵌入式系統(tǒng)》2022-2023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、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)的開銷，因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該盡量避免使用2、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)掛載和卸載需要謹(jǐn)慎處理。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備在運(yùn)行過程中需要?jiǎng)討B(tài)掛載和卸載文件系統(tǒng)。以下關(guān)于這一操作的描述，正確的是：（）A.可以隨意進(jìn)行文件系統(tǒng)的掛載和卸載，不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性B.在掛載和卸載時(shí)，需要處理好文件系統(tǒng)的一致性和數(shù)據(jù)完整性C.文件系統(tǒng)的掛載和卸載對(duì)系統(tǒng)性能沒有影響，無需特別關(guān)注D.嵌入式系統(tǒng)不支持動(dòng)態(tài)文件系統(tǒng)掛載和卸載3、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了滿足特定應(yīng)用的需求和資源限制。假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的嵌入式傳感器設(shè)備，只需要基本的任務(wù)調(diào)度和通信功能。在進(jìn)行內(nèi)核裁剪時(shí)，以下哪些部分可能會(huì)被去除？（）A.復(fù)雜的內(nèi)存管理模塊，因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)存需求簡(jiǎn)單B.完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，因?yàn)樵O(shè)備不需要聯(lián)網(wǎng)C.高級(jí)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)支持，因?yàn)閭鞲衅髟O(shè)備驅(qū)動(dòng)相對(duì)簡(jiǎn)單D.以上選項(xiàng)都有可能被裁剪以減小內(nèi)核體積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、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)6、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)資源開銷較大，但能確保實(shí)時(shí)性C.RTOS不支持多任務(wù)處理，以專注于關(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7、在一個(gè)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(jī)床的控制系統(tǒng)，需要對(duì)多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確的定時(shí)控制，以保證加工精度和效率。以下哪種定時(shí)機(jī)制在這種情況下能夠提供更高的定時(shí)精度和穩(wěn)定性？（）A.軟件定時(shí)器，通過操作系統(tǒng)的時(shí)鐘中斷實(shí)現(xiàn)B.硬件定時(shí)器，利用專門的定時(shí)器芯片C.基于網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）的定時(shí)D.不使用定時(shí)機(jī)制，依靠任務(wù)的執(zhí)行順序控制8、嵌入式系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)是確保系統(tǒng)在各種惡劣環(huán)境下正常運(yùn)行的關(guān)鍵。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備將用于高溫、高濕度和強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中，為了提高系統(tǒng)的可靠性，以下哪種措施最為重要？（）A.采用冗余設(shè)計(jì)B.加強(qiáng)電磁屏蔽C.進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試D.選擇高質(zhì)量的元器件9、假設(shè)在一個(gè)嵌入式醫(yī)療設(shè)備中，操作系統(tǒng)需要支持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，并且對(duì)功耗有嚴(yán)格的限制。在這種情況下，對(duì)于設(shè)備中的各種外部設(shè)備，如傳感器、顯示屏和通信模塊，以下哪種電源管理策略能夠在保證設(shè)備正常工作的同時(shí)最大程度地降低功耗？（）A.動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整B.定時(shí)關(guān)閉未使用設(shè)備C.深度睡眠模式D.以上都是10、在嵌入式系統(tǒng)中，中斷處理是響應(yīng)外部事件的重要機(jī)制。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要快速響應(yīng)外部中斷。以下關(guān)于中斷處理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.中斷處理程序應(yīng)該盡量短小精悍，以減少中斷響應(yīng)時(shí)間B.可以采用中斷嵌套，允許高優(yōu)先級(jí)中斷打斷低優(yōu)先級(jí)中斷的處理C.中斷處理過程中不應(yīng)該進(jìn)行耗時(shí)的操作，如大量的數(shù)據(jù)計(jì)算和文件操作D.中斷處理的優(yōu)先級(jí)是固定的，不能根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整11、在嵌入式系統(tǒng)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(gè)嵌入式應(yīng)用程序在運(yùn)行時(shí)存在性能瓶頸，需要進(jìn)行優(yōu)化。以下哪種優(yōu)化方法可能最為有效？（）A.算法優(yōu)化，選擇更高效的算法來實(shí)現(xiàn)功能B.代碼精簡(jiǎn)，去除不必要的代碼和注釋C.編譯器優(yōu)化選項(xiàng)的設(shè)置，讓編譯器自動(dòng)優(yōu)化代碼D.以上方法結(jié)合使用，根據(jù)具體情況選擇合適的優(yōu)化策略12、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)用于控制工業(yè)生產(chǎn)線上的機(jī)器人，要求對(duì)外部事件的響應(yīng)在嚴(yán)格的時(shí)間限制內(nèi)。以下關(guān)于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的分類，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.硬實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)對(duì)任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間有極其嚴(yán)格的要求，錯(cuò)過時(shí)限會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果B.軟實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)允許任務(wù)在一定程度上錯(cuò)過時(shí)限，但仍能保證系統(tǒng)的整體性能C.準(zhǔn)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求介于硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)之間，適用于大多數(shù)一般性應(yīng)用D.所有的嵌入式操作系統(tǒng)都可以嚴(yán)格地分為硬實(shí)時(shí)、軟實(shí)時(shí)和準(zhǔn)實(shí)時(shí)這三類，不存在其他情況13、在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)中，多任務(wù)調(diào)度是常見的需求。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.實(shí)時(shí)任務(wù)通常具有更高的優(yōu)先級(jí)，以保證其在規(guī)定時(shí)間內(nèi)得到執(zhí)行B.非實(shí)時(shí)任務(wù)可以在實(shí)時(shí)任務(wù)空閑時(shí)獲得處理器資源C.任務(wù)調(diào)度算法只考慮任務(wù)的優(yōu)先級(jí)，不考慮任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間和資源需求D.可以采用搶占式調(diào)度或非搶占式調(diào)度策略，根據(jù)系統(tǒng)需求進(jìn)行選擇14、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(gè)嵌入式音頻處理系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)處理大量的音頻數(shù)據(jù)。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的方法，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.減少函數(shù)調(diào)用的層次，提高代碼執(zhí)行效率B.使用復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來提高代碼的可讀性，而不考慮性能C.優(yōu)化算法，減少不必要的計(jì)算和重復(fù)操作D.利用硬件特性，如特定的指令集和寄存器，進(jìn)行優(yōu)化15、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)16、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17、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的選擇很重要。假設(shè)一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控的嵌入式設(shè)備需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的考慮，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.選擇輕量級(jí)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，以減少系統(tǒng)資源的占用B.考慮協(xié)議棧的安全性，如支持加密傳輸C.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的性能主要取決于其支持的最高網(wǎng)絡(luò)速度D.協(xié)議棧的可擴(kuò)展性，以便適應(yīng)未來可能的功能升級(jí)18、在嵌入式系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)采集過程中，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)濾波和校準(zhǔn)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備采集的傳感器數(shù)據(jù)存在噪聲和偏差。以下關(guān)于數(shù)據(jù)處理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以采用均值濾波、中值濾波等方法去除數(shù)據(jù)中的噪聲B.通過校準(zhǔn)可以修正傳感器的測(cè)量偏差，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性C.數(shù)據(jù)濾波和校準(zhǔn)會(huì)增加系統(tǒng)的計(jì)算負(fù)擔(dān)，應(yīng)盡量避免使用D.可以根據(jù)傳感器的特性和應(yīng)用需求選擇合適的數(shù)據(jù)處理方法19、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常支持搶占式調(diào)度。假設(shè)一個(gè)低優(yōu)先級(jí)任務(wù)正在執(zhí)行，此時(shí)一個(gè)高優(yōu)先級(jí)任務(wù)就緒。以下關(guān)于搶占式調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)立即暫停低優(yōu)先級(jí)任務(wù)，切換到高優(yōu)先級(jí)任務(wù)執(zhí)行B.低優(yōu)先級(jí)任務(wù)會(huì)繼續(xù)執(zhí)行完當(dāng)前的時(shí)間片，然后再切換到高優(yōu)先級(jí)任務(wù)C.操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)任務(wù)的重要性決定是否搶占，而不是僅僅基于優(yōu)先級(jí)D.搶占式調(diào)度會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此應(yīng)盡量避免使用20、在一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)能力，對(duì)于關(guān)鍵任務(wù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和恢復(fù)，以下哪種技術(shù)或方法可能會(huì)被采用？（）A.定期數(shù)據(jù)備份B.數(shù)據(jù)冗余存儲(chǔ)C.錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正碼D.以上都是二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的可裁剪性？2、（本題5分）解釋如何使用性能分析工具優(yōu)化嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。3、（本題5分）簡(jiǎn)述設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫流程。4、（本題5分）解釋在線調(diào)試和離線調(diào)試的方法。5、（本題5分）解釋優(yōu)化任務(wù)上下文保存和恢復(fù)的方法。三、編程題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)刪除機(jī)制，釋放任務(wù)資源。2、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個(gè)二氧化碳傳感器檢測(cè)二氧化碳濃度。3、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個(gè)觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序，獲取觸摸坐標(biāo)。4、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個(gè)風(fēng)速傳感器檢測(cè)風(fēng)速。5、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)LoRaWAN通信程序，接入LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，