湖北師范大學(xué)文理學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)》2023-2024學(xué)年第一學(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頁湖北師范大學(xué)文理學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動過程是系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵步驟。假設(shè)一個智能家電的嵌入式系統(tǒng)在啟動時需要初始化各種硬件設(shè)備和加載系統(tǒng)配置。以下關(guān)于啟動過程的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.啟動過程應(yīng)該盡可能快速，減少用戶等待時間B.可以在啟動過程中進(jìn)行全面的硬件自檢，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.啟動過程中不需要考慮低功耗模式，因?yàn)橄到y(tǒng)已經(jīng)啟動D.系統(tǒng)配置可以存儲在非易失性存儲器中，以便快速加載2、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)一個嵌入式設(shè)備需要實(shí)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(xiàng)是不準(zhǔn)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.可以設(shè)置中斷優(yōu)先級，高優(yōu)先級中斷可以打斷低優(yōu)先級中斷的處理C.中斷處理完成后，系統(tǒng)會自動返回到被中斷的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行D.為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)該盡量減少中斷的使用，采用輪詢方式獲取外部事件3、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了適應(yīng)特定的硬件資源和應(yīng)用需求。假設(shè)一個資源受限的嵌入式系統(tǒng)。以下關(guān)于內(nèi)核裁剪的描述，正確的是：（）A.保留操作系統(tǒng)的所有功能，不進(jìn)行裁剪，以應(yīng)對未來可能的功能擴(kuò)展B.只裁剪不常用的功能模塊，而保留核心功能模塊的完整C.隨意裁剪內(nèi)核功能，不考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性D.內(nèi)核裁剪對系統(tǒng)性能沒有影響，無需謹(jǐn)慎操作4、在嵌入式操作系統(tǒng)中，任務(wù)的優(yōu)先級反轉(zhuǎn)是一個可能出現(xiàn)的問題。假設(shè)一個高優(yōu)先級任務(wù)需要等待一個被低優(yōu)先級任務(wù)占用的資源，導(dǎo)致高優(yōu)先級任務(wù)被阻塞。以下哪種方法能夠有效地避免或解決任務(wù)優(yōu)先級反轉(zhuǎn)的問題？（）A.提升低優(yōu)先級任務(wù)的優(yōu)先級，使其盡快釋放資源B.禁止低優(yōu)先級任務(wù)占用關(guān)鍵資源C.使用優(yōu)先級繼承機(jī)制，暫時提高占用資源的低優(yōu)先級任務(wù)的優(yōu)先級D.不處理優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題，依靠任務(wù)調(diào)度算法自動解決5、在嵌入式系統(tǒng)中，異常處理機(jī)制對于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性非常重要。假設(shè)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中遇到硬件故障或非法操作，為了能夠及時采取恢復(fù)措施，以下哪種異常處理策略最為有效？（）A.忽略異常，繼續(xù)運(yùn)行B.記錄異常信息，然后重啟系統(tǒng)C.嘗試自動修復(fù)異常D.立即停止系統(tǒng)運(yùn)行6、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，代碼的可維護(hù)性和可讀性很重要。假設(shè)一個團(tuán)隊(duì)正在開發(fā)一個復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)，多名開發(fā)人員參與。以下關(guān)于代碼規(guī)范的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.制定統(tǒng)一的代碼規(guī)范，包括命名規(guī)則、縮進(jìn)風(fēng)格等B.代碼規(guī)范會限制開發(fā)人員的創(chuàng)造力，降低開發(fā)效率C.良好的代碼規(guī)范有助于提高代碼的可維護(hù)性和可讀性D.定期對代碼進(jìn)行審查，確保符合代碼規(guī)范7、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)一個低優(yōu)先級任務(wù)正在執(zhí)行，此時一個高優(yōu)先級任務(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)會立即暫停低優(yōu)先級任務(wù)，切換到高優(yōu)先級任務(wù)執(zhí)行B.低優(yōu)先級任務(wù)會繼續(xù)執(zhí)行完當(dāng)前的時間片，然后再切換到高優(yōu)先級任務(wù)C.操作系統(tǒng)會根據(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D.搶占式調(diào)度會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此應(yīng)盡量避免使用8、嵌入式操作系統(tǒng)的引導(dǎo)加載程序（Bootloader）負(fù)責(zé)系統(tǒng)的初始化和啟動引導(dǎo)。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的Bootloader需要支持從多種存儲介質(zhì)啟動。以下關(guān)于Bootloader功能的描述，正確的是：（）A.Bootloader能夠檢測存儲介質(zhì)的類型，并選擇合適的啟動鏡像加載B.Bootloader只負(fù)責(zé)從固定的存儲介質(zhì)啟動，不能切換C.Bootloader在啟動過程中不進(jìn)行任何硬件初始化操作D.Bootloader的功能單一，不能進(jìn)行系統(tǒng)升級等操作9、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要支持多線程編程。假設(shè)一個嵌入式應(yīng)用程序需要同時執(zhí)行多個并發(fā)任務(wù)，以下關(guān)于多線程編程的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.多線程可以提高系統(tǒng)的并發(fā)性和響應(yīng)性B.線程之間可以通過共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換C.多線程編程比多進(jìn)程編程更節(jié)省系統(tǒng)資源D.線程之間的同步和互斥可以通過信號量和互斥鎖來實(shí)現(xiàn)，不需要考慮其他因素10、嵌入式操作系統(tǒng)的安全機(jī)制對于保護(hù)系統(tǒng)和用戶數(shù)據(jù)至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備存儲了敏感信息，需要防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)泄露。以下哪種安全措施最為有效？（）A.加密存儲數(shù)據(jù)B.設(shè)置訪問密碼C.安裝防火墻D.以上措施綜合使用11、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，睡眠模式和待機(jī)模式的使用可以降低功耗。假設(shè)一個便攜式醫(yī)療設(shè)備在不使用時需要進(jìn)入低功耗模式。以下關(guān)于睡眠模式和待機(jī)模式的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.睡眠模式下，系統(tǒng)會保存當(dāng)前狀態(tài)并關(guān)閉大部分硬件，功耗較低B.待機(jī)模式比睡眠模式功耗更低，但恢復(fù)時間更長C.可以根據(jù)設(shè)備的使用場景靈活選擇睡眠模式或待機(jī)模式D.進(jìn)入睡眠模式或待機(jī)模式后，系統(tǒng)無法被喚醒12、在嵌入式系統(tǒng)的通信機(jī)制中，消息隊(duì)列是常用的一種方式。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)中有多個任務(wù)需要相互通信和協(xié)作。以下關(guān)于消息隊(duì)列的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.消息隊(duì)列可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的異步通信，發(fā)送方無需等待接收方的響應(yīng)B.消息隊(duì)列可以存儲一定數(shù)量的消息，當(dāng)隊(duì)列滿時，新的消息可以等待或被丟棄C.消息隊(duì)列中的消息可以具有不同的優(yōu)先級，高優(yōu)先級消息先被處理D.消息隊(duì)列只能在同一進(jìn)程內(nèi)的任務(wù)之間使用，不能用于不同進(jìn)程之間的通信13、對于一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時控制系統(tǒng)，例如工業(yè)自動化中的機(jī)器人手臂控制，系統(tǒng)需要對外部輸入的信號做出快速且準(zhǔn)確的響應(yīng)，響應(yīng)時間要求在毫秒級別。同時，系統(tǒng)還需要保證任務(wù)執(zhí)行的確定性和可預(yù)測性。以下哪種調(diào)度算法更能滿足這種實(shí)時性和確定性的要求？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法B.優(yōu)先級調(diào)度算法，根據(jù)任務(wù)的緊急程度分配優(yōu)先級C.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法D.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法14、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高性能的重要手段。假設(shè)一個嵌入式應(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)是不正確的？（）A.可以通過算法改進(jìn)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化來提高程序的效率B.減少函數(shù)調(diào)用的開銷和循環(huán)的次數(shù)可以提升性能C.代碼優(yōu)化只需要關(guān)注時間復(fù)雜度，空間復(fù)雜度不重要D.針對特定的硬件平臺進(jìn)行指令級優(yōu)化可以獲得顯著的性能提升15、在一個嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)核的裁剪和定制是常見的操作。假設(shè)一個智能家電的控制系統(tǒng)，其功能相對簡單，不需要復(fù)雜的內(nèi)核功能，同時對系統(tǒng)的存儲空間和運(yùn)行效率有較高要求。以下哪種內(nèi)核裁剪和定制的策略是最合適的？（）A.保留所有內(nèi)核功能，僅優(yōu)化內(nèi)核參數(shù)B.根據(jù)具體需求，刪除不必要的內(nèi)核模塊和功能C.只保留最基本的內(nèi)核功能，其他功能通過外部庫實(shí)現(xiàn)D.參考其他類似系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪方案，進(jìn)行簡單修改16、當(dāng)設(shè)計(jì)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.VxWorks17、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.WindowsPresentationFoundation18、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(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)對各種可能的情況B.進(jìn)行大量的功能測試，但不進(jìn)行壓力測試C.采用冗余設(shè)計(jì)，如硬件冗余和軟件容錯機(jī)制D.減少系統(tǒng)的功能，降低復(fù)雜性，從而提高可靠性19、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)一個簡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)制來實(shí)現(xiàn)內(nèi)存訪問的權(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)功能簡單C.內(nèi)存保護(hù)會增加系統(tǒng)的開銷，在簡單系統(tǒng)中可以忽略D.即使是簡單系統(tǒng)，也應(yīng)該采用虛擬內(nèi)存來提高內(nèi)存管理的靈活性20、嵌入式操作系統(tǒng)在啟動過程中需要進(jìn)行一系列的初始化工作。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)在啟動時需要加載多個硬件設(shè)備的驅(qū)動程序，并進(jìn)行系統(tǒng)配置。以下關(guān)于啟動過程的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.首先進(jìn)行硬件的基本初始化，如處理器、內(nèi)存等B.然后加載和初始化必要的設(shè)備驅(qū)動程序C.接著啟動用戶應(yīng)用程序，最后進(jìn)行系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)整D.系統(tǒng)啟動過程中的各個步驟可以根據(jù)需要進(jìn)行靈活調(diào)整和優(yōu)化二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理機(jī)制有哪些？2、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的傳感器測試？3、（本題5分）簡述微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。4、（本題5分）簡述在嵌入式系統(tǒng)中如何進(jìn)行中斷延遲的優(yōu)化。5、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的穩(wěn)定性測試？三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）創(chuàng)建一個任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)讀取濕度傳感器的數(shù)據(jù)，并進(jìn)行顯示。2、（本題5分）使用嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個簡單的LED閃爍控制程序。3、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個LoRaWAN通信程序，接入LoRaWAN網(wǎng)絡(luò)。4、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個互斥鎖，用于資源的互斥訪問。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的線程取消程序。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）以一款智能手表的運(yùn)動模式識別