吉首大學《嵌入式系統(tǒng)原理實驗》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頁吉首大學《嵌入式系統(tǒng)原理實驗》

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15個小題，每小題1分，共15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)的存儲管理中，虛擬內(nèi)存機制的應用需要謹慎考慮。假設一個嵌入式設備的內(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)存可能導致不可預測的響應時間C.如果嵌入式設備的存儲介質(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2、嵌入式操作系統(tǒng)的存儲管理需要考慮閃存的特性。假設一個嵌入式系統(tǒng)使用閃存作為主要存儲設備。以下關(guān)于閃存管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.閃存具有有限的寫入次數(shù)，需要采用磨損均衡算法延長其使用壽命B.閃存的讀寫速度比傳統(tǒng)硬盤快，但價格相對較高C.可以使用閃存轉(zhuǎn)換層（FTL）來模擬傳統(tǒng)的塊設備接口，方便操作系統(tǒng)使用D.閃存不需要進行垃圾回收和壞塊管理，因為其可靠性很高3、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4、嵌入式系統(tǒng)中的中斷向量表用于存儲中斷處理程序的入口地址。假設一個嵌入式系統(tǒng)中有多個中斷源，以下關(guān)于中斷向量表的描述，哪一項是不準確的？（）A.中斷向量表通常位于固定的內(nèi)存地址B.當中斷發(fā)生時，處理器根據(jù)中斷號查找中斷向量表獲取相應的中斷處理程序入口地址C.中斷向量表的內(nèi)容可以在系統(tǒng)運行時動態(tài)修改D.中斷向量表的大小取決于系統(tǒng)支持的中斷源數(shù)量5、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡安全方面，加密算法起著重要的作用。假設一個嵌入式設備需要在網(wǎng)絡通信中保護數(shù)據(jù)的機密性和完整性，以下關(guān)于加密算法的描述，哪一項是不正確的？（）A.AES是一種常用的對稱加密算法，加密和解密使用相同的密鑰B.RSA是一種非對稱加密算法，適用于數(shù)字簽名和密鑰交換C.加密算法的強度越高，加密和解密的速度就越慢D.嵌入式系統(tǒng)中只能使用對稱加密算法，不能使用非對稱加密算法6、在嵌入式系統(tǒng)的實時性要求較高的情況下，中斷處理是一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)。假設一個嵌入式系統(tǒng)正在執(zhí)行一個關(guān)鍵任務，此時發(fā)生了一個高優(yōu)先級的中斷。以下關(guān)于中斷處理的描述，哪一項是不準確的？（）A.系統(tǒng)會立即暫停當前任務，轉(zhuǎn)去處理中斷B.中斷處理程序應該盡可能短小精悍，以減少中斷響應時間C.中斷處理完成后，系統(tǒng)會回到被中斷的任務繼續(xù)執(zhí)行D.中斷處理程序可以進行復雜的計算和數(shù)據(jù)處理，以充分利用中斷時間7、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8、在一個嵌入式醫(yī)療成像設備中，如便攜式超聲設備，需要對圖像進行實時處理和優(yōu)化。以下哪種圖像處理算法和技術(shù)可能會被應用？（）A.圖像增強B.圖像壓縮C.圖像分割D.以上都是9、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一個關(guān)鍵部分。假設一個嵌入式設備需要同時運行多個任務，且這些任務對內(nèi)存的需求各不相同。有的任務需要較大的連續(xù)內(nèi)存空間來處理大量數(shù)據(jù)，有的任務則只需要較小的內(nèi)存塊進行頻繁的讀寫操作。在這種情況下，以下哪種內(nèi)存管理策略更適合？（）A.固定分區(qū)分配，將內(nèi)存預先劃分為固定大小的分區(qū)B.動態(tài)分區(qū)分配，根據(jù)任務需求實時分配內(nèi)存C.分頁式內(nèi)存管理，將內(nèi)存劃分為固定大小的頁D.分段式內(nèi)存管理，根據(jù)程序的邏輯分段分配內(nèi)存10、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11、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動過程包括硬件初始化、內(nèi)核加載和系統(tǒng)配置等步驟。假設一個嵌入式設備在啟動時需要加載多個模塊和配置文件。以下關(guān)于啟動過程的描述，哪一項是不正確的？（）A.硬件初始化包括設置時鐘、初始化內(nèi)存控制器和其他外設B.內(nèi)核可以從只讀存儲器（ROM）、閃存或網(wǎng)絡等位置加載C.系統(tǒng)配置可以通過讀取配置文件或使用默認設置來完成D.嵌入式操作系統(tǒng)的啟動過程是固定不變的，不能根據(jù)具體需求進行定制和優(yōu)化12、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?？紤]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13、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)14、嵌入式操作系統(tǒng)的任務調(diào)度算法直接影響系統(tǒng)的性能和響應能力。假設一個嵌入式系統(tǒng)中有多個任務，包括實時任務和非實時任務。以下哪種調(diào)度算法可能最適合這種情況？（）A.先來先服務調(diào)度算法，按照任務到達的先后順序執(zhí)行B.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，為每個任務分配固定的時間片輪流執(zhí)行C.優(yōu)先級調(diào)度算法，根據(jù)任務的優(yōu)先級決定執(zhí)行順序，高優(yōu)先級任務優(yōu)先執(zhí)行D.隨機調(diào)度算法，隨機選擇任務執(zhí)行，以平衡任務的執(zhí)行機會15、在嵌入式操作系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的選擇會影響系統(tǒng)的性能和存儲效率。假設一個嵌入式設備需要存儲大量的小文件，并且對文件的讀寫速度有較高要求。以下哪種文件系統(tǒng)更適合這種應用場景？（）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)二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何通過PMU實現(xiàn)不同的電源模式。2、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的緩存一致性（CacheCoherence）？3、（本題5分）簡述嵌入式操作系統(tǒng)中的傳感器驅(qū)動開發(fā)。4、（本題5分）簡述緩存一致性的問題和解決方法。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）論述嵌入式操作系統(tǒng)在通信設備中的重要性。分析其在基站、路由器等設備中的應用，以及對高可靠性和實時性的要求。2、（本題5分）探討嵌入式操作系統(tǒng)在智能手表等可穿戴設備中的作用?？纱┐髟O備體積小、功耗低，嵌入式操作系統(tǒng)如何在有限的資源下實現(xiàn)豐富的功能？包括傳感器數(shù)據(jù)處理、用戶交互等方面。3、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能電網(wǎng)中的應用及挑戰(zhàn)。智能電網(wǎng)需要實時監(jiān)測和控制電力系統(tǒng)，嵌入式操作系統(tǒng)如何保障系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性？考慮通信協(xié)議、數(shù)據(jù)處理等方面。4、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在航空電子電子飛行包中的關(guān)鍵作用。論述其在飛行資料管理、導航計算和通信功能中的應用，以及對高可靠性和便攜性的要求。5、（本題5分）以智能物流系統(tǒng)為背景，綜合分析嵌入式操作系統(tǒng)的作用。涵蓋貨物跟蹤、倉儲管理