廊坊衛(wèi)生職業(yè)學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計課程設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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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中，只有一項是符合題目要求的．）1、在嵌入式系統(tǒng)的圖形界面開發(fā)中，需要考慮資源受限和用戶體驗。假設(shè)一個小型嵌入式設(shè)備需要顯示簡單的圖形界面。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，提供豐富的圖形效果B.選擇輕量級的圖形庫，如MiniGUI，滿足基本需求并節(jié)省資源C.不使用圖形界面，通過命令行與用戶交互D.圖形界面的選擇對系統(tǒng)性能沒有影響2、假設(shè)在一個嵌入式醫(yī)療設(shè)備中，操作系統(tǒng)需要支持長時間穩(wěn)定運行，并且對功耗有嚴(yán)格的限制。在這種情況下，對于設(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)備正常工作的同時最大程度地降低功耗？（）A.動態(tài)電壓頻率調(diào)整B.定時關(guān)閉未使用設(shè)備C.深度睡眠模式D.以上都是3、在嵌入式操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動程序起著重要的作用。假設(shè)要為一個新型的傳感器開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序，該傳感器具有獨特的接口和通信協(xié)議。為了確保驅(qū)動程序的高效性、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)動代碼B.使用操作系統(tǒng)提供的驅(qū)動框架和接口C.參考類似傳感器的驅(qū)動程序進行修改D.自行設(shè)計全新的驅(qū)動架構(gòu)4、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務(wù)間通信機制有多種，如信號量、消息隊列和共享內(nèi)存。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)中有多個任務(wù)需要協(xié)同工作。以下關(guān)于任務(wù)間通信的描述，哪一項是不正確的？（）A.信號量用于實現(xiàn)任務(wù)之間的同步和互斥B.消息隊列可以傳遞較大的數(shù)據(jù)量，但通信效率相對較低C.共享內(nèi)存可以提供快速的數(shù)據(jù)交換，但需要注意數(shù)據(jù)的一致性D.任務(wù)間通信機制的選擇只取決于任務(wù)的數(shù)量，與數(shù)據(jù)量和通信頻率無關(guān)5、在嵌入式系統(tǒng)的存儲保護方面，需要防止非法訪問和數(shù)據(jù)破壞。假設(shè)一個多任務(wù)的嵌入式系統(tǒng)。以下關(guān)于存儲保護機制的描述，正確的是：（）A.不設(shè)置存儲保護，讓任務(wù)自由訪問系統(tǒng)內(nèi)存B.利用內(nèi)存管理單元（MMU）實現(xiàn)地址空間隔離和訪問權(quán)限控制C.存儲保護會增加系統(tǒng)開銷，應(yīng)盡量避免使用D.嵌入式系統(tǒng)不需要存儲保護機制6、在嵌入式系統(tǒng)的圖形顯示中，F(xiàn)ramebuffer是一種常用的機制。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要在屏幕上顯示圖像和文字，以下關(guān)于Framebuffer的描述，哪一項是不正確的？（）A.Framebuffer是一塊內(nèi)存區(qū)域，用于存儲屏幕的圖像數(shù)據(jù)B.應(yīng)用程序可以直接對Framebuffer進行讀寫操作，實現(xiàn)圖形顯示C.Framebuffer的大小和顏色深度由硬件決定，不可更改D.通過對Framebuffer的操作，可以實現(xiàn)各種圖形效果和動畫7、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)緩存可以提高文件訪問性能。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備頻繁讀寫文件。以下關(guān)于文件系統(tǒng)緩存的描述，哪一項是錯誤的？（）A.文件系統(tǒng)緩存可以減少對存儲設(shè)備的直接讀寫操作，提高數(shù)據(jù)傳輸速度B.緩存的大小可以根據(jù)系統(tǒng)的內(nèi)存資源和文件訪問模式進行調(diào)整C.當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)存不足時，文件系統(tǒng)緩存中的數(shù)據(jù)會被自動清除，以釋放內(nèi)存D.文件系統(tǒng)緩存中的數(shù)據(jù)永遠不會丟失，即使系統(tǒng)突然斷電8、嵌入式操作系統(tǒng)的實時性能評估需要綜合考慮多個指標(biāo)。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)用于實時控制應(yīng)用。以下關(guān)于實時性能評估指標(biāo)的描述，哪一項是不正確的？（）A.任務(wù)響應(yīng)時間是指從任務(wù)請求到任務(wù)開始執(zhí)行的時間間隔B.任務(wù)切換時間是指從一個任務(wù)切換到另一個任務(wù)所需的時間C.系統(tǒng)吞吐量是指單位時間內(nèi)系統(tǒng)完成的任務(wù)數(shù)量，是評估實時性能的唯一重要指標(biāo)D.資源利用率包括CPU利用率、內(nèi)存利用率等，也能反映系統(tǒng)的實時性能9、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，內(nèi)存管理是一個重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要同時運行多個應(yīng)用程序，且內(nèi)存資源有限。以下關(guān)于內(nèi)存管理策略的描述，哪一項是錯誤的？（）A.固定分區(qū)內(nèi)存管理將內(nèi)存劃分為固定大小的分區(qū)，每個應(yīng)用程序分配一個分區(qū)，易于實現(xiàn)但會產(chǎn)生內(nèi)部碎片B.動態(tài)分區(qū)內(nèi)存管理根據(jù)應(yīng)用程序的需求動態(tài)分配內(nèi)存，提高了內(nèi)存利用率，但可能產(chǎn)生外部碎片C.分頁式內(nèi)存管理將內(nèi)存劃分為固定大小的頁，通過頁表進行映射，便于內(nèi)存共享和保護D.無論采用哪種內(nèi)存管理策略，都能完全避免內(nèi)存碎片的產(chǎn)生，保證內(nèi)存的高效利用10、嵌入式操作系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。假設(shè)一個工業(yè)控制系統(tǒng)需要高穩(wěn)定性和確定性的操作。以下關(guān)于工業(yè)控制中操作系統(tǒng)的特點，正確的是：（）A.具備硬實時性、高可靠性和可預(yù)測的性能B.可以容忍一定程度的延遲和不確定性C.對操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能要求不高，功能實現(xiàn)為主D.工業(yè)控制中的操作系統(tǒng)與一般嵌入式系統(tǒng)相同11、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(shè)一個車載導(dǎo)航系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備，其屏幕分辨率有限。以下關(guān)于圖形界面設(shè)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(biāo)，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(xí)慣，設(shè)計直觀易用的界面布局12、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常需要進行定制和配置。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)對安全性要求較高，需要增強內(nèi)核的安全特性。以下哪些內(nèi)核配置選項可能有助于提高安全性？（）A.啟用內(nèi)存保護機制，防止非法訪問內(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.加強用戶認證和授權(quán)機制，限制對系統(tǒng)資源的訪問D.以上選項都可以增強嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的安全性13、嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)通常采用交叉編譯的方式。假設(shè)要在一臺x86架構(gòu)的主機上為一個ARM架構(gòu)的嵌入式設(shè)備編譯代碼，以下哪個步驟是交叉編譯過程中必不可少的？（）A.安裝目標(biāo)平臺的編譯器B.直接使用主機的編譯器C.忽略架構(gòu)差異，進行通用編譯D.不進行編譯，直接下載現(xiàn)成的二進制文件14、當(dāng)一個嵌入式操作系統(tǒng)需要支持遠程更新和升級功能，例如智能電表的軟件更新，以下哪種技術(shù)和策略能夠確保更新過程的安全性和可靠性？（）A.使用加密的更新包，并進行完整性驗證B.直接通過網(wǎng)絡(luò)傳輸未加密的更新文件C.不支持遠程更新，采用人工現(xiàn)場更新的方式D.隨機選擇更新的時機和版本，不進行版本控制15、在嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘（RTC）的應(yīng)用非常廣泛。假設(shè)一個嵌入式設(shè)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(zhǔn)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(luò)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16、當(dāng)開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能手表應(yīng)用時，需要考慮到系統(tǒng)的存儲容量有限和性能要求。對于應(yīng)用程序的代碼和數(shù)據(jù)存儲，以下哪種存儲介質(zhì)可能是最合適的？（）A.NORFlashB.NANDFlashC.eMMCD.SD卡17、在嵌入式系統(tǒng)的啟動過程中，引導(dǎo)程序（Bootloader）起著重要作用。假設(shè)一個嵌入式設(shè)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(zé)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(shè)備、加載并啟動操作系統(tǒng)等一系列任務(wù)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18、嵌入式操作系統(tǒng)的安全機制對于保護系統(tǒng)和數(shù)據(jù)至關(guān)重要。假設(shè)一個金融支付終端的嵌入式系統(tǒng)，需要防止數(shù)據(jù)泄露和惡意攻擊。以下關(guān)于安全機制的描述，哪一項是不正確的？（）A.采用加密技術(shù)對敏感數(shù)據(jù)進行加密存儲和傳輸B.定期更新系統(tǒng)補丁，修復(fù)可能存在的安全漏洞C.可以完全依賴操作系統(tǒng)的默認安全設(shè)置，無需額外的安全措施D.對用戶的身份進行認證和授權(quán)，限制非法訪問19、嵌入式操作系統(tǒng)在與網(wǎng)絡(luò)連接時，需要考慮網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。假設(shè)一個遠程監(jiān)控設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接的描述，哪一項是不正確的？（）A.選擇穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如Wi-Fi或藍牙B.可以不考慮網(wǎng)絡(luò)信號的強度和干擾，只要能連接就行C.對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行校驗和糾錯，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性D.建立網(wǎng)絡(luò)連接的重試機制，以應(yīng)對暫時的網(wǎng)絡(luò)故障20、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(shè)一個嵌入式系統(tǒng)正在執(zhí)行一個關(guān)鍵任務(wù)，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(zhǔn)確的？（）A.系統(tǒng)會立即暫停當(dāng)前任務(wù)，轉(zhuǎn)去處理中斷B.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C.中斷處理完成后，系統(tǒng)會回到被中斷的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行D.中斷處理程序可以進行復(fù)雜的計算和數(shù)據(jù)處理，以充分利用中斷時間二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述如何根據(jù)實時性能監(jiān)測結(jié)果進行系統(tǒng)調(diào)優(yōu)。2、（本題5分）什么是內(nèi)核對象？舉例說明。3、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的電磁兼容性（EMC）設(shè)計？4、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)有哪些類型？5、（本題5分）簡述如何在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)可信執(zhí)行環(huán)境（TEE）。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)一個PWM輸出程序，控制LED的亮度。2、（本題5分）創(chuàng)建一個任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個煙霧傳感器檢測煙霧濃度。3、（本題5分）編寫代碼，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的心率趨勢預(yù)測程序。4、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個LoRa網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍評估程序。5、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用光澤度傳感器檢測物體的光澤度。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）分析嵌入