福州工商學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁福州工商學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、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)的開發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要手段。假設(shè)一個嵌入式應(yīng)用程序運行速度較慢。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.可以通過算法改進和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化來提高程序的執(zhí)行效率B.減少函數(shù)調(diào)用的開銷和避免不必要的內(nèi)存分配可以提升性能C.代碼優(yōu)化只需要關(guān)注程序的執(zhí)行速度，無需考慮代碼的可讀性和可維護性D.針對特定的硬件架構(gòu)進行優(yōu)化，如利用指令集的特性，可以顯著提高性能2、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信中，TCP/IP協(xié)議棧得到了廣泛的應(yīng)用。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要通過網(wǎng)絡(luò)與遠程服務(wù)器進行數(shù)據(jù)傳輸，并且對數(shù)據(jù)的可靠性要求較高。以下關(guān)于TCP/IP協(xié)議棧的描述，哪一項是不正確的？（）A.TCP提供可靠的面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)B.IP負責(zé)將數(shù)據(jù)包從源地址發(fā)送到目的地址C.UDP提供不可靠的無連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，適用于對實時性要求高但對可靠性要求低的應(yīng)用D.在嵌入式系統(tǒng)中，通常只需要實現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的部分功能，而不需要完整實現(xiàn)所有協(xié)議3、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，睡眠模式和待機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入低功耗模式。以下關(guān)于睡眠模式和待機模式的描述，哪一項是不正確的？（）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模式D.進入睡眠模式或待機模式后，系統(tǒng)無法被喚醒4、當(dāng)設(shè)計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的工業(yè)控制網(wǎng)關(guān)時，需要實現(xiàn)不同工業(yè)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)融合。以下哪種軟件架構(gòu)和開發(fā)工具可能會被使用？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.開源開發(fā)框架D.以上都是5、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(shè)一個便攜式嵌入式設(shè)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(shè)備始終以最高性能運行，不考慮電源消耗B.根據(jù)設(shè)備的工作狀態(tài)動態(tài)調(diào)整處理器頻率和設(shè)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(shè)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(yù)6、在嵌入式系統(tǒng)的遠程管理和監(jiān)控方面，網(wǎng)絡(luò)通信起著關(guān)鍵作用。假設(shè)一個分布式的嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)需要進行遠程管理。以下關(guān)于遠程管理實現(xiàn)的描述，正確的是：（）A.建立專用的通信協(xié)議，實現(xiàn)高效的遠程控制和數(shù)據(jù)采集B.直接使用通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，不進行任何定制C.遠程管理會增加系統(tǒng)風(fēng)險，應(yīng)盡量避免D.嵌入式系統(tǒng)不支持遠程管理功能7、嵌入式操作系統(tǒng)的存儲管理需要考慮閃存的特性。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)使用閃存作為主要存儲設(shè)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(shè)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8、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門狗（Watchdog）機制用于監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)死機。以下關(guān)于看門狗的描述，哪一項是不正確的？（）A.看門狗定時器在規(guī)定時間內(nèi)未被刷新，系統(tǒng)會自動復(fù)位B.可以通過軟件編程設(shè)置看門狗的超時時間和復(fù)位策略C.看門狗機制只能用于檢測軟件故障，對硬件故障無效D.合理使用看門狗可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性9、嵌入式操作系統(tǒng)的可靠性設(shè)計對于關(guān)鍵應(yīng)用至關(guān)重要。假設(shè)一個用于醫(yī)療設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)。以下關(guān)于可靠性保障的描述，正確的是：（）A.不進行任何額外的可靠性設(shè)計，依靠操作系統(tǒng)的默認(rèn)機制B.采用冗余設(shè)計、錯誤檢測和恢復(fù)機制，確保系統(tǒng)在故障情況下仍能正常運行C.只關(guān)注功能實現(xiàn)，忽略可靠性方面的考慮D.可靠性設(shè)計會增加系統(tǒng)成本和復(fù)雜性，應(yīng)盡量避免10、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門狗（Watchdog）機制用于監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)在運行過程中可能會出現(xiàn)死機或程序跑飛的情況，以下關(guān)于看門狗的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.看門狗需要定期被系統(tǒng)軟件“喂狗”，否則會觸發(fā)復(fù)位操作B.看門狗可以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時自動重啟系統(tǒng)，恢復(fù)正常運行C.看門狗的超時時間可以根據(jù)系統(tǒng)的需求進行設(shè)置D.一旦看門狗觸發(fā)復(fù)位操作，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息不會丟失11、當(dāng)設(shè)計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的低功耗系統(tǒng)時，例如用于物聯(lián)網(wǎng)的遠程傳感器節(jié)點，其電源供應(yīng)有限，需要長時間依靠電池工作。在這種情況下，除了硬件層面的節(jié)能設(shè)計，操作系統(tǒng)層面也需要采取相應(yīng)的策略。以下哪種操作系統(tǒng)層面的節(jié)能策略最為有效？（）A.降低處理器的工作頻率B.動態(tài)關(guān)閉暫時不用的設(shè)備C.減少系統(tǒng)的任務(wù)切換次數(shù)D.采用簡單的任務(wù)調(diào)度算法，降低調(diào)度開銷12、在嵌入式操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動程序起著重要作用。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)中需要連接一個新型的傳感器，該傳感器具有獨特的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。為了使操作系統(tǒng)能夠正確地與該傳感器進行交互，以下哪種方式開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序更為高效和可靠？（）A.直接在操作系統(tǒng)內(nèi)核中編寫驅(qū)動程序，以獲得最高的性能和訪問權(quán)限B.使用用戶空間的庫函數(shù)來模擬驅(qū)動程序的功能C.基于現(xiàn)有的類似傳感器的驅(qū)動程序進行修改和適配D.購買第三方提供的通用驅(qū)動程序，不進行任何定制開發(fā)13、嵌入式操作系統(tǒng)通常需要在資源受限的環(huán)境中運行。假設(shè)一個智能家居控制器的嵌入式系統(tǒng)，其內(nèi)存和處理能力有限。在這種情況下，對于系統(tǒng)的內(nèi)存管理，以下哪種策略是最為重要的？（）A.使用動態(tài)內(nèi)存分配，以靈活滿足不同任務(wù)的需求B.采用靜態(tài)內(nèi)存分配，避免內(nèi)存碎片和分配開銷C.依賴虛擬內(nèi)存機制，擴展系統(tǒng)的可用內(nèi)存D.不進行內(nèi)存管理，讓應(yīng)用程序自行處理內(nèi)存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、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)中，需要同時處理多種類型的任務(wù)，包括環(huán)境監(jiān)測、設(shè)備控制和用戶交互?？紤]到系統(tǒng)資源有限和不同任務(wù)的優(yōu)先級差異，為了有效地管理內(nèi)存資源，以下哪種內(nèi)存管理技術(shù)可能最為合適？（）A.固定分區(qū)內(nèi)存管理B.動態(tài)分區(qū)內(nèi)存管理C.分頁式內(nèi)存管理D.分段式內(nèi)存管理16、當(dāng)開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的汽車電子控制系統(tǒng)時，例如發(fā)動機管理系統(tǒng)，系統(tǒng)需要在惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定運行，并且能夠快速響應(yīng)各種故障和異常情況。在這種高可靠性要求的場景下，以下哪種軟件開發(fā)方法更合適？（）A.敏捷開發(fā)方法，快速迭代和適應(yīng)變化B.瀑布開發(fā)模型，嚴(yán)格按照階段順序進行開發(fā)C.基于模型的開發(fā)方法，通過建模和仿真進行驗證D.極限編程方法，強調(diào)團隊合作和溝通17、在嵌入式系統(tǒng)中，設(shè)備的驅(qū)動程序需要與硬件緊密配合。假設(shè)一個新的硬件設(shè)備需要集成到嵌入式系統(tǒng)中，以下關(guān)于驅(qū)動開發(fā)的步驟，正確的是：（）A.了解硬件的規(guī)格和接口，編寫驅(qū)動代碼，進行測試和調(diào)試B.直接使用現(xiàn)有的類似設(shè)備驅(qū)動程序，無需進行修改C.先進行系統(tǒng)的整體升級，然后再開發(fā)新設(shè)備的驅(qū)動D.忽略硬件特性，只關(guān)注驅(qū)動程序的功能實現(xiàn)18、在嵌入式操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的啟動過程需要高效和可靠。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備在啟動時需要初始化各種硬件設(shè)備、加載內(nèi)核和應(yīng)用程序。以下哪種啟動方式能夠更快地完成系統(tǒng)啟動，并減少啟動過程中的錯誤？（）A.從本地存儲設(shè)備順序讀取并加載B.通過網(wǎng)絡(luò)下載啟動所需的文件C.先加載部分關(guān)鍵模塊，其他模塊在運行時按需加載D.隨機加載啟動所需的模塊和文件19、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了滿足特定系統(tǒng)的需求。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)只需要支持基本的任務(wù)調(diào)度和內(nèi)存管理功能，以下關(guān)于內(nèi)核裁剪的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.可以去除不必要的內(nèi)核模塊和功能，減小內(nèi)核體積B.內(nèi)核裁剪需要對操作系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有深入的了解C.裁剪后的內(nèi)核性能一定比完整內(nèi)核更高D.內(nèi)核裁剪需要在滿足系統(tǒng)需求的前提下進行，避免影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性20、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全方面，加密算法起著重要的作用。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要在網(wǎng)絡(luò)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21、在嵌入式系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的選擇需要考慮存儲介質(zhì)和系統(tǒng)需求。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備使用閃存作為存儲介質(zhì)。以下關(guān)于文件系統(tǒng)選擇的描述，正確的是：（）A.選擇傳統(tǒng)的FAT文件系統(tǒng)，因其廣泛支持且簡單易用B.使用專門為閃存優(yōu)化的文件系統(tǒng)，如JFFS2或UBIFS，以提高閃存的使用壽命和性能C.不使用文件系統(tǒng)，直接以原始數(shù)據(jù)方式存儲和訪問文件D.任何文件系統(tǒng)都可以在閃存上正常工作，無需特別選擇22、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了滿足特定應(yīng)用的需求和資源限制。假設(shè)一個簡單的嵌入式傳感器設(shè)備，只需要基本的任務(wù)調(diào)度和通信功能。在進行內(nèi)核裁剪時，以下哪些部分可能會被去除？（）A.復(fù)雜的內(nèi)存管理模塊，因為設(shè)備內(nèi)存需求簡單B.完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，因為設(shè)備不需要聯(lián)網(wǎng)C.高級的設(shè)備驅(qū)動支持，因為傳感器設(shè)備驅(qū)動相對簡單D.以上選項都有可能被裁剪以減小內(nèi)核體積23、嵌入式系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動程序負責(zé)與硬件設(shè)備進行交互。假設(shè)需要為一個新的傳感器開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序，以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)的步驟，哪一項是不正確的？（）A.了解傳感器的硬件接口和通信協(xié)議B.編寫初始化代碼、數(shù)據(jù)讀寫代碼和中斷處理代碼C.將設(shè)備驅(qū)動程序編譯為獨立的可執(zhí)行文件，在系統(tǒng)運行時動態(tài)加載D.設(shè)備驅(qū)動程序不需要考慮操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理和任務(wù)調(diào)度機制24、在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)中，多任務(wù)調(diào)度是常見的需求。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要同時運行多個實時任務(wù)和非實時任務(wù)。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，哪一項是不正確的？（）A.實時任務(wù)通常具有更高的優(yōu)先級，以保證其在規(guī)定時間內(nèi)得到執(zhí)行B.非實時任務(wù)可以在實時任務(wù)空閑時獲得處理器資源C.任務(wù)調(diào)度算法只考慮任務(wù)的優(yōu)先級，不考慮任務(wù)的執(zhí)行時間和資源需求D.可以采用搶占式調(diào)度或非搶占式調(diào)度策略，根據(jù)系統(tǒng)需求進行選擇25、在嵌入式系統(tǒng)的存儲擴展中，外部存儲器如SD卡和eMMC可以提供額外的存儲空間。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要擴展存儲容量。以下關(guān)于存儲擴展的描述，哪一項是不正確的？（）A.選擇存儲設(shè)備時需要考慮容量、速度、接口類型和功耗等因素B.可以通過文件系統(tǒng)將外部存儲器與內(nèi)部存儲器統(tǒng)一管理C.存儲擴展不會對系統(tǒng)的啟動時間和運行性能產(chǎn)生影響D.在使用外部存儲器時，需要注意數(shù)據(jù)的讀寫權(quán)限和訪問控制二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋內(nèi)核裁剪的原則和方法。2、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的加密算法硬件加速的實現(xiàn)方式有哪些？3、（本題5分）解釋如何在嵌入式系統(tǒng)中確定邊界值進行有效測試。4、（本題5分）解釋如何提高嵌入式系統(tǒng)的可維護性。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，創(chuàng)建一個任務(wù)阻塞和喚醒機制。2、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)。3、（本題5分）設(shè)計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度策略比較程序。4、（本題5分）設(shè)計一個程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用距離傳感器測量物體距離。5、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)一個RTC時鐘的低功耗