韶關(guān)學院《嵌入式系統(tǒng)與設計》2023-2024學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁韶關(guān)學院《嵌入式系統(tǒng)與設計》

2023-2024學年第一學期期末試卷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、在嵌入式系統(tǒng)的可靠性測試中，壓力測試是一種常用的方法。假設一個嵌入式設備需要在高負載和惡劣環(huán)境下長時間穩(wěn)定運行，以下關(guān)于壓力測試的描述，哪一項是不正確的？（）A.壓力測試可以模擬系統(tǒng)在極端情況下的工作狀態(tài)，檢測潛在的故障B.壓力測試需要對系統(tǒng)的硬件、軟件和環(huán)境進行綜合考慮C.壓力測試只需要關(guān)注系統(tǒng)的性能指標，不需要考慮功能的正確性D.壓力測試的結(jié)果可以為系統(tǒng)的優(yōu)化和改進提供依據(jù)2、嵌入式操作系統(tǒng)的引導加載程序（Bootloader）負責系統(tǒng)的初始化和啟動引導。假設一個嵌入式設備的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只負責從固定的存儲介質(zhì)啟動，不能切換C.Bootloader在啟動過程中不進行任何硬件初始化操作D.Bootloader的功能單一，不能進行系統(tǒng)升級等操作3、在嵌入式操作系統(tǒng)的任務調(diào)度中，優(yōu)先級調(diào)度是一種常見的策略。考慮一個包含多個實時任務和非實時任務的嵌入式系統(tǒng)，實時任務具有較高的優(yōu)先級。如果一個非實時任務正在執(zhí)行，此時一個高優(yōu)先級的實時任務就緒，會發(fā)生什么情況？（）A.立即切換到實時任務執(zhí)行B.等待非實時任務完成后再切換C.按照一定的時間片輪轉(zhuǎn)切換D.由用戶決定是否切換4、在一個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)境中長時間穩(wěn)定運行，并且能夠適應溫度、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，以下哪種硬件防護措施可能會被采取？（）A.防水防塵設計B.寬溫工作設計C.電磁屏蔽設計D.以上都是5、在嵌入式系統(tǒng)中，存儲設備的選擇需要綜合考慮性能、成本和可靠性等因素。假設一個嵌入式設備需要頻繁讀寫數(shù)據(jù)，對存儲速度有較高要求，但成本預算有限。以下哪種存儲設備最為適合？（）A.機械硬盤B.固態(tài)硬盤C.閃存D.光盤6、嵌入式操作系統(tǒng)的移植是將其應用于不同硬件平臺的過程。假設需要將一個嵌入式操作系統(tǒng)移植到新的處理器架構(gòu)上。以下關(guān)于移植的描述，哪一項是不正確的？（）A.需要修改操作系統(tǒng)與硬件相關(guān)的部分，如驅(qū)動程序和中斷處理B.不同的處理器架構(gòu)可能需要重新編譯操作系統(tǒng)的內(nèi)核C.移植過程中只需要關(guān)注硬件的差異，操作系統(tǒng)的功能和接口不需要改變D.充分的測試和驗證是確保移植成功的關(guān)鍵步驟7、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動過程是系統(tǒng)運行的關(guān)鍵步驟。假設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備和加載系統(tǒng)配置。以下關(guān)于啟動過程的描述，哪一項是不正確的？（）A.啟動過程應該盡可能快速，減少用戶等待時間B.可以在啟動過程中進行全面的硬件自檢，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，因為系統(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8、在嵌入式系統(tǒng)的安全方面，加密和認證技術(shù)是常用的手段。假設一個嵌入式設備需要保護敏感數(shù)據(jù)的傳輸和存儲。以下關(guān)于安全技術(shù)的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用對稱加密算法如AES對數(shù)據(jù)進行加密，保證數(shù)據(jù)的保密性B.非對稱加密算法如RSA常用于數(shù)字簽名和密鑰交換C.加密和認證技術(shù)會增加系統(tǒng)的開銷，但可以通過優(yōu)化算法來降低影響D.只要使用了加密和認證技術(shù)，嵌入式系統(tǒng)就絕對安全，不會受到任何攻擊9、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務通信機制有多種方式。假設一個嵌入式系統(tǒng)中有多個任務需要協(xié)同工作，共享數(shù)據(jù)。以下哪種任務通信方式可能最為高效？（）A.消息隊列，任務通過發(fā)送和接收消息進行通信B.共享內(nèi)存，多個任務直接訪問同一塊內(nèi)存區(qū)域進行數(shù)據(jù)交換C.信號量，用于任務之間的同步和互斥D.管道，實現(xiàn)任務之間的單向數(shù)據(jù)傳輸10、在嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘（RTC）的應用非常廣泛。假設一個嵌入式設備需要根據(jù)精確的時間進行定時操作和事件觸發(fā)。為了保證時間的準確性和穩(wěn)定性，以下哪種實現(xiàn)方式最為合適？（）A.使用內(nèi)置的RTC模塊B.通過網(wǎng)絡獲取時間C.依靠軟件模擬RTC功能D.不使用實時時鐘，根據(jù)系統(tǒng)啟動時間計算11、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了適應特定的應用需求。假設一個簡單的溫度監(jiān)測嵌入式系統(tǒng)，不需要復雜的功能。以下關(guān)于內(nèi)核裁剪的描述，哪一項是不正確的？（）A.只保留與溫度監(jiān)測相關(guān)的功能模塊，去除不必要的組件B.內(nèi)核裁剪可能會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴展性C.可以隨意裁剪內(nèi)核，不會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生負面影響D.裁剪后的內(nèi)核需要進行充分的測試，確保其正常運行12、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信中，協(xié)議的選擇需要考慮帶寬、實時性和資源消耗等因素。假設一個低帶寬、對實時性要求較高的嵌入式網(wǎng)絡。以下關(guān)于網(wǎng)絡協(xié)議選擇的描述，正確的是：（）A.選擇TCP協(xié)議，因其可靠的傳輸機制B.選擇UDP協(xié)議，并在應用層實現(xiàn)必要的可靠性和錯誤處理機制，以滿足實時性要求C.使用復雜的高層網(wǎng)絡協(xié)議，以提供豐富的功能D.不考慮網(wǎng)絡協(xié)議，直接進行原始數(shù)據(jù)傳輸13、在嵌入式系統(tǒng)的圖形界面開發(fā)中，資源的有效利用很關(guān)鍵。假設一個車載導航系統(tǒng)的嵌入式設備，其屏幕分辨率有限。以下關(guān)于圖形界面設計的考慮，哪一項是不正確的？（）A.使用簡潔的圖形元素和圖標，減少資源占用B.優(yōu)化圖形的繪制算法，提高界面的刷新速度C.可以使用高分辨率的圖片，系統(tǒng)會自動進行縮放適配D.考慮用戶的操作習慣，設計直觀易用的界面布局14、在嵌入式操作系統(tǒng)中，進程間通信是實現(xiàn)多任務協(xié)同工作的重要手段。假設一個嵌入式系統(tǒng)中有多個任務，分別負責數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸，它們需要頻繁地交換數(shù)據(jù)和同步執(zhí)行。以下哪種進程間通信方式在這種情況下具有較高的效率和實時性？（）A.消息隊列B.共享內(nèi)存C.信號量D.套接字15、在嵌入式系統(tǒng)的啟動過程中，引導程序（Bootloader）起著重要作用。假設一個嵌入式設備需要從不同的存儲介質(zhì)啟動。以下關(guān)于Bootloader功能的描述，正確的是：（）A.Bootloader只負責加載操作系統(tǒng)內(nèi)核，不進行任何硬件初始化B.完成硬件初始化、選擇啟動設備、加載并啟動操作系統(tǒng)等一系列任務C.Bootloader的功能是固定的，不能根據(jù)需求進行定制D.Bootloader對系統(tǒng)的啟動性能沒有影響16、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要支持多線程編程。假設一個嵌入式應用程序需要同時執(zhí)行多個并發(fā)任務，以下關(guān)于多線程編程的描述，哪一項是不準確的？（）A.多線程可以提高系統(tǒng)的并發(fā)性和響應性B.線程之間可以通過共享內(nèi)存進行數(shù)據(jù)交換C.多線程編程比多進程編程更節(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現(xiàn)，不需要考慮其他因素17、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。假設一個便攜式嵌入式設備需要在電池供電下長時間運行。以下關(guān)于電源管理策略的描述，正確的是：（）A.讓設備始終以最高性能運行，不考慮電源消耗B.根據(jù)設備的工作狀態(tài)動態(tài)調(diào)整處理器頻率和設備功耗，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備，以最大限度延長電池壽命，即使這可能影響系統(tǒng)功能D.電源管理由硬件自動完成，操作系統(tǒng)無需干預18、在一個嵌入式工業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)中，如化工廠的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，需要對多種環(huán)境參數(shù)進行實時監(jiān)測和預警。為了提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，以下哪種容錯和故障診斷技術(shù)可能會被應用？（）A.傳感器冗余B.自診斷算法C.故障預警機制D.以上都是19、在嵌入式操作系統(tǒng)中，代碼的優(yōu)化對于提高系統(tǒng)性能至關(guān)重要。假設一個關(guān)鍵函數(shù)需要在有限的時間內(nèi)完成大量計算，為了提高其執(zhí)行效率，以下哪種優(yōu)化方法最為有效？（）A.算法改進B.代碼向量化C.減少函數(shù)調(diào)用D.以上方法綜合運用20、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性是一個關(guān)鍵特性。假設一個嵌入式系統(tǒng)用于控制工業(yè)生產(chǎn)線上的機器人，要求對外部事件的響應在嚴格的時間限制內(nèi)。以下關(guān)于實時操作系統(tǒng)的分類，哪一項是不正確的？（）A.硬實時操作系統(tǒng)對任務的響應時間有極其嚴格的要求，錯過時限會導致嚴重后果B.軟實時操作系統(tǒng)允許任務在一定程度上錯過時限，但仍能保證系統(tǒng)的整體性能C.準實時操作系統(tǒng)的實時性要求介于硬實時和軟實時之間，適用于大多數(shù)一般性應用D.所有的嵌入式操作系統(tǒng)都可以嚴格地分為硬實時、軟實時和準實時這三類，不存在其他情況21、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）技術(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)負載調(diào)整處理器的電壓和頻率。假設一個嵌入式設備的負載變化頻繁。以下關(guān)于DVFS的描述，哪一項是不正確的？（）A.DVFS可以有效降低系統(tǒng)的功耗，尤其是在輕負載情況下B.實現(xiàn)DVFS需要硬件支持和相應的軟件算法C.頻繁的電壓和頻率切換不會對系統(tǒng)性能產(chǎn)生負面影響D.可以根據(jù)系統(tǒng)的歷史負載情況預測未來的負載，提前進行DVFS調(diào)整22、假設在一個嵌入式工業(yè)自動化設備中，需要與多個不同廠家的傳感器和執(zhí)行器進行通信和集成。為了解決設備之間的兼容性和互操作性問題，以下哪種通信協(xié)議和接口標準可能會被廣泛采用？（）A.ModbusB.CAN總線C.SPID.以上都是23、在一個嵌入式操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的安全性是至關(guān)重要的。假設一個嵌入式設備需要處理敏感信息，如金融交易數(shù)據(jù)或個人身份信息。以下哪種安全機制能夠有效地保護這些數(shù)據(jù)的機密性和完整性？（）A.數(shù)據(jù)加密技術(shù)，如AES加密B.訪問控制列表，限制對數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限C.數(shù)字簽名技術(shù)，驗證數(shù)據(jù)的來源和完整性D.不采取任何安全措施，依靠設備的物理保護24、當開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能門鎖系統(tǒng)時，需要考慮到安全性和便捷性的平衡。以下哪種身份認證方式可能會被采用？（）A.指紋識別B.密碼輸入C.藍牙配對D.以上都是25、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性是一個關(guān)鍵特性。假設一個嵌入式系統(tǒng)用于控制工業(yè)生產(chǎn)線上的機器人，對操作的響應時間有嚴格要求。以下關(guān)于實時性保證的描述，正確的是：（）A.任何嵌入式操作系統(tǒng)都能滿足該系統(tǒng)的實時性要求，無需特殊考慮B.只要提高處理器的主頻，就能確保系統(tǒng)的實時響應C.選擇專門為實時應用設計的嵌入式操作系統(tǒng)，并合理配置任務優(yōu)先級和調(diào)度策略，以滿足實時性需求D.實時性只與硬件相關(guān)，與操作系統(tǒng)的選擇和配置無關(guān)二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋如何確定嵌入式系統(tǒng)冒煙測試的重點。2、（本題5分）解釋如何實現(xiàn)嵌入式設備的網(wǎng)絡通信。3、（本題5分）簡述異常類型和相應的處理方式。4、（本題5分）簡述壓力測試的場景和指標。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，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個甲醛傳感器檢測甲醛濃度。2、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個Wi-Fi通信程序，連接到無線網(wǎng)絡。3、（本題5分）創(chuàng)建一個任務，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。4、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個任務優(yōu)先級調(diào)度機制。5、（本題5分）設計一個程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用Wi-Fi模塊進行無線通