桐城師范高等?？茖W校《嵌入式系統(tǒng)及應用實驗》2023-2024學年第一學期期末試卷

自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁桐城師范高等專科學校

《嵌入式系統(tǒng)及應用實驗》2023-2024學年第一學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______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)的軟件更新方面，需要考慮系統(tǒng)的可用性和安全性。假設一個正在運行的嵌入式設備需要進行軟件升級。以下關于軟件更新方式的描述，正確的是：（）A.直接在運行時進行在線更新，不考慮更新失敗的風險B.采用離線更新方式，將設備停機后進行更新，確保更新的可靠性C.忽略軟件更新，使用初始版本直至設備退役D.軟件更新方式對系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性沒有影響2、嵌入式操作系統(tǒng)在工業(yè)控制領域有著廣泛應用。假設一個工業(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3、嵌入式操作系統(tǒng)的內核裁剪是根據(jù)具體應用需求精簡內核功能。假設一個簡單的嵌入式設備只需要基本的任務調度和中斷處理功能。以下關于內核裁剪的描述，哪一項是錯誤的？（）A.內核裁剪可以減少系統(tǒng)的資源占用，提高系統(tǒng)的運行效率B.在裁剪內核時，需要仔細評估每個功能模塊的必要性，避免影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.一旦完成內核裁剪，就不能再根據(jù)后續(xù)需求添加新的功能模塊D.內核裁剪需要對操作系統(tǒng)的源代碼有深入的理解和修改能力4、嵌入式操作系統(tǒng)的內核裁剪是為了滿足特定應用的需求和資源限制。假設一個簡單的嵌入式傳感器設備，只需要基本的任務調度和通信功能。在進行內核裁剪時，以下哪些部分可能會被去除？（）A.復雜的內存管理模塊，因為設備內存需求簡單B.完整的網(wǎng)絡協(xié)議棧，因為設備不需要聯(lián)網(wǎng)C.高級的設備驅動支持，因為傳感器設備驅動相對簡單D.以上選項都有可能被裁剪以減小內核體積5、當開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能家電產(chǎn)品，如智能冰箱，需要實現(xiàn)與用戶的友好交互和遠程控制功能。以下哪種用戶界面技術可能會被應用？（）A.觸摸屏B.語音識別C.手機APPD.以上都是6、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務優(yōu)先級反轉是一個需要解決的問題。假設一個高優(yōu)先級任務因為等待一個被低優(yōu)先級任務占用的資源而被阻塞。以下關于解決任務優(yōu)先級反轉的方法，正確的是：（）A.使用優(yōu)先級繼承機制，暫時提高占用資源的低優(yōu)先級任務的優(yōu)先級B.始終保持高優(yōu)先級任務的優(yōu)先級不變，讓低優(yōu)先級任務等待C.降低高優(yōu)先級任務的優(yōu)先級，避免出現(xiàn)優(yōu)先級反轉D.直接終止低優(yōu)先級任務，釋放資源給高優(yōu)先級任務7、在嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘（RTC）對于時間相關的操作非常重要。假設一個嵌入式設備需要精確的時間記錄和定時功能。以下關于實時時鐘的描述，哪一項是不正確的？（）A.實時時鐘可以在系統(tǒng)斷電時依靠備用電池保持時間的準確性B.可以通過編程設置實時時鐘的鬧鐘功能，實現(xiàn)定時喚醒系統(tǒng)C.實時時鐘的精度只取決于時鐘芯片的質量，與軟件配置無關D.操作系統(tǒng)需要提供接口來讀取和設置實時時鐘的時間8、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.共享內存，多個任務直接訪問同一塊內存區(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9、對于一個運行嵌入式操作系統(tǒng)的智能安防監(jiān)控設備，需要對大量的視頻數(shù)據(jù)進行存儲和檢索。以下哪種存儲技術和文件系統(tǒng)組合能夠提供高效的視頻存儲和快速的檢索功能？（）A.機械硬盤搭配FAT文件系統(tǒng)B.固態(tài)硬盤搭配NTFS文件系統(tǒng)C.閃存芯片搭配EXT文件系統(tǒng)D.專用的視頻存儲芯片搭配特定的視頻文件系統(tǒng)10、在嵌入式系統(tǒng)中，實時操作系統(tǒng)的上下文切換時間對系統(tǒng)性能有影響。假設一個嵌入式系統(tǒng)需要頻繁進行任務切換。以下關于減少上下文切換時間的方法，正確的是：（）A.優(yōu)化任務的保存和恢復操作，減少數(shù)據(jù)的保存和恢復量B.增加任務的執(zhí)行時間，減少任務切換的頻率C.簡化任務的上下文信息，只保存關鍵的狀態(tài)數(shù)據(jù)D.以上方法都可以有效地減少實時操作系統(tǒng)的上下文切換時間11、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性是一個關鍵特性。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。以下關于實時操作系統(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12、嵌入式操作系統(tǒng)的設備驅動開發(fā)是系統(tǒng)集成的關鍵環(huán)節(jié)。假設要開發(fā)一個新的傳感器驅動。以下關于驅動開發(fā)的描述，正確的是：（）A.直接使用通用的傳感器驅動代碼，不進行任何修改B.深入了解傳感器的工作原理和通信協(xié)議，按照操作系統(tǒng)的驅動框架進行開發(fā)C.忽略設備的特性和操作系統(tǒng)的要求，自行設計驅動接口D.設備驅動開發(fā)與操作系統(tǒng)內核無關，可以獨立完成13、嵌入式操作系統(tǒng)需要與各種通信接口進行交互。假設一個物聯(lián)網(wǎng)設備的嵌入式系統(tǒng)需要與藍牙、Wi-Fi和Zigbee等多種通信技術進行通信。在這種情況下，以下關于通信接口管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.為每種通信接口編寫獨立的驅動程序，以確保互不干擾B.可以使用統(tǒng)一的通信框架來管理不同的通信接口，提高代碼復用性C.通信接口的選擇只取決于通信距離，與數(shù)據(jù)傳輸速率無關D.要考慮不同通信接口的能耗，以優(yōu)化系統(tǒng)的整體功耗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.共享內存C.信號量D.套接字15、當一個嵌入式操作系統(tǒng)需要支持實時多媒體處理，例如在移動設備上進行高清視頻播放和錄制，對系統(tǒng)的處理能力和實時性有很高的要求。以下哪種硬件架構和技術的組合能夠更好地滿足這種需求？（）A.單核處理器搭配高速緩存B.多核處理器并采用并行處理技術C.專用的多媒體處理芯片D.降低系統(tǒng)時鐘頻率以減少功耗16、在嵌入式系統(tǒng)的實時性要求較高的情況下，中斷處理是一個關鍵環(huán)節(jié)。假設一個嵌入式系統(tǒng)正在執(zhí)行一個關鍵任務，此時發(fā)生了一個高優(yōu)先級的中斷。以下關于中斷處理的描述，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17、在嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘（RTC）是一個重要的組件。假設一個嵌入式設備需要精確的時間記錄和定時功能。以下關于實時時鐘的描述，正確的是：（）A.實時時鐘由電池供電，即使設備斷電也能保持時間B.實時時鐘的精度主要取決于晶振的頻率，頻率越高精度越高C.可以通過軟件編程設置實時時鐘的初始時間和鬧鐘功能D.以上描述都是關于嵌入式系統(tǒng)中實時時鐘的正確特點18、嵌入式系統(tǒng)中的實時內核通常需要滿足嚴格的時間約束。假設一個實時內核需要在規(guī)定的時間內完成任務調度和中斷處理，以下關于實時內核性能評估的描述，哪一項是不準確的？（）A.可以通過測量任務切換時間、中斷響應時間等指標來評估實時內核的性能B.實時內核的性能只與軟件實現(xiàn)有關，與硬件平臺無關C.最壞情況執(zhí)行時間（WCET）是評估實時內核性能的重要參數(shù)之一D.實時內核的性能評估需要在實際的應用場景中進行，以獲得準確的結果19、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性的保證不僅取決于軟件，還與硬件密切相關。假設一個嵌入式系統(tǒng)需要處理高速的外部事件，對響應時間的要求在微秒級別。為了滿足這種苛刻的實時性要求，以下哪種硬件和軟件的配合方式最為關鍵？（）A.高性能的CPU和簡單的操作系統(tǒng)B.專用的實時硬件和定制的操作系統(tǒng)C.通用的硬件平臺和復雜的操作系統(tǒng)D.低功耗的硬件和開源的操作系統(tǒng)20、在嵌入式系統(tǒng)的應用開發(fā)中，多任務調度是常見的需求。假設一個嵌入式設備需要同時運行多個實時任務和非實時任務。以下關于任務調度的描述，哪一項是不正確的？（）A.實時任務通常具有更高的優(yōu)先級，以保證其在規(guī)定時間內得到執(zhí)行B.非實時任務可以在實時任務空閑時獲得處理器資源C.任務調度算法只考慮任務的優(yōu)先級，不考慮任務的執(zhí)行時間和資源需求D.可以采用搶占式調度或非搶占式調度策略，根據(jù)系統(tǒng)需求進行選擇二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何在嵌入式系統(tǒng)中進行熱仿真和優(yōu)化。2、（本題5分）解釋消息隊列在嵌入式操作系統(tǒng)中的作用。3、（本題5分）解釋任務響應時間、上下文切換時間和中斷延遲的測量方法。4、（本題5分）簡述算法優(yōu)化和代碼精簡的技巧。5、（本題5分）簡述壓力測試和長時間運行測試的方法。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個Zigbee網(wǎng)絡拓撲發(fā)現(xiàn)程序。2、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個任務，每隔一定時間打印一條消息。3、（本題5分）設計一個程序，通過I2C接口讀取傳感器數(shù)據(jù)。4、（本題5分）編寫代碼，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的位移波動傳感器驅動程序。5、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)一個RTC時鐘校準程序。四、分析題（本大題共3