廣州番禺職業(yè)技術(shù)學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用技術(shù)》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《嵌入式系統(tǒng)原理與應(yīng)用技術(shù)》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2分，共40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)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)用程序在運(yùn)行時存在性能瓶頸，需要進(jìn)行優(yōu)化。以下哪種優(yōu)化方法可能最為有效？（）A.算法優(yōu)化，選擇更高效的算法來實現(xiàn)功能B.代碼精簡，去除不必要的代碼和注釋C.編譯器優(yōu)化選項的設(shè)置，讓編譯器自動優(yōu)化代碼D.以上方法結(jié)合使用，根據(jù)具體情況選擇合適的優(yōu)化策略2、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的選擇很重要。假設(shè)一個遠(yuǎn)程監(jiān)控的嵌入式設(shè)備需要通過網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)。以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的考慮，哪一項是不正確的？（）A.選擇輕量級的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，以減少系統(tǒng)資源的占用B.考慮協(xié)議棧的安全性，如支持加密傳輸C.網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的性能主要取決于其支持的最高網(wǎng)絡(luò)速度D.協(xié)議棧的可擴(kuò)展性，以便適應(yīng)未來可能的功能升級3、在嵌入式系統(tǒng)的存儲管理中，閃存（FlashMemory）是常用的存儲介質(zhì)。假設(shè)一個嵌入式導(dǎo)航設(shè)備需要頻繁讀寫數(shù)據(jù)到閃存中。以下關(guān)于閃存的使用和管理，哪一項是需要特別注意的？（）A.不需要考慮擦除操作，直接寫入數(shù)據(jù)即可B.閃存的讀寫速度比傳統(tǒng)硬盤快，無需優(yōu)化讀寫操作C.由于閃存具有有限的擦寫次數(shù)，需要采用均衡磨損算法延長其壽命D.閃存的容量很大，可以隨意存儲大量臨時數(shù)據(jù)4、在一個嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，如智能路由器，需要處理大量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，并進(jìn)行快速的路由決策。為了提高網(wǎng)絡(luò)性能和數(shù)據(jù)包處理速度，以下哪種技術(shù)可能會被應(yīng)用？（）A.硬件加速B.軟件優(yōu)化C.負(fù)載均衡D.以上都是5、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核同步機(jī)制用于保證多任務(wù)環(huán)境下的數(shù)據(jù)一致性。假設(shè)多個任務(wù)需要同時訪問共享資源。以下關(guān)于內(nèi)核同步方法的描述，正確的是：（）A.不使用任何同步機(jī)制，讓任務(wù)自由競爭共享資源B.采用信號量、互斥鎖等同步機(jī)制，確保任務(wù)對共享資源的正確訪問C.同步機(jī)制會降低系統(tǒng)性能，應(yīng)盡量少用D.內(nèi)核同步機(jī)制對系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響6、嵌入式系統(tǒng)中的引導(dǎo)加載程序（Bootloader）負(fù)責(zé)系統(tǒng)的初始化和啟動。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的存儲介質(zhì)上有多個操作系統(tǒng)映像，以下關(guān)于引導(dǎo)加載程序的描述，哪一項是不準(zhǔn)確的？（）A.引導(dǎo)加載程序可以選擇加載不同的操作系統(tǒng)映像B.引導(dǎo)加載程序需要對硬件進(jìn)行初步的初始化，為操作系統(tǒng)的運(yùn)行創(chuàng)造條件C.引導(dǎo)加載程序的代碼通常存儲在只讀存儲器（ROM）中，不可修改D.引導(dǎo)加載程序可以通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更新和升級7、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)掛載和卸載需要謹(jǐn)慎處理。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備在運(yùn)行過程中需要動態(tài)掛載和卸載文件系統(tǒng)。以下關(guān)于這一操作的描述，正確的是：（）A.可以隨意進(jìn)行文件系統(tǒng)的掛載和卸載，不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性B.在掛載和卸載時，需要處理好文件系統(tǒng)的一致性和數(shù)據(jù)完整性C.文件系統(tǒng)的掛載和卸載對系統(tǒng)性能沒有影響，無需特別關(guān)注D.嵌入式系統(tǒng)不支持動態(tài)文件系統(tǒng)掛載和卸載8、對于一個運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的智能安防監(jiān)控設(shè)備，需要對大量的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲和檢索。以下哪種存儲技術(shù)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(jī)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)9、在嵌入式系統(tǒng)中，存儲設(shè)備的選擇需要綜合考慮性能、成本和可靠性等因素。假設(shè)一個嵌入式設(shè)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(yù)算有限。以下哪種存儲設(shè)備最為適合？（）A.機(jī)械硬盤B.固態(tài)硬盤C.閃存D.光盤10、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，電源管理的策略需要根據(jù)系統(tǒng)的工作模式進(jìn)行調(diào)整。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備有正常工作模式和低功耗模式。以下關(guān)于電源管理模式切換的描述，正確的是：（）A.根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載和任務(wù)需求，自動在不同模式之間切換B.由用戶手動選擇電源管理模式，以適應(yīng)不同的使用場景C.系統(tǒng)始終保持在正常工作模式，以保證性能不受影響D.低功耗模式只在電池電量低于一定閾值時啟用11、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，交叉編譯是一個重要的環(huán)節(jié)。假設(shè)需要為一個特定的嵌入式處理器開發(fā)應(yīng)用程序，以下關(guān)于交叉編譯的描述，哪一項是不正確的？（）A.交叉編譯是在一種體系結(jié)構(gòu)的計算機(jī)上編譯生成另一種體系結(jié)構(gòu)的可執(zhí)行代碼B.交叉編譯需要特定的交叉編譯工具鏈，包括編譯器、鏈接器等C.交叉編譯生成的代碼可以直接在開發(fā)主機(jī)上運(yùn)行和調(diào)試D.交叉編譯的過程需要考慮目標(biāo)嵌入式系統(tǒng)的硬件特性和資源限制12、在一個嵌入式實時控制系統(tǒng)中，如機(jī)器人控制系統(tǒng)，需要對多個關(guān)節(jié)的運(yùn)動進(jìn)行精確同步控制。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，以下哪種同步機(jī)制可能會被應(yīng)用？（）A.硬件定時器B.軟件定時器C.中斷同步D.以上都是13、假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)需要運(yùn)行一個復(fù)雜的圖形用戶界面（GUI），例如智能手表的操作界面，對界面的響應(yīng)速度和資源占用有嚴(yán)格要求。以下哪種GUI框架和技術(shù)更適合這種嵌入式應(yīng)用？（）A.Qt框架，功能強(qiáng)大但資源消耗較大B.MiniGUI框架，輕量級且適合嵌入式環(huán)境C.自行開發(fā)基于底層圖形庫的GUID.不使用GUI，采用命令行界面14、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理對于系統(tǒng)性能和資源利用至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備內(nèi)存資源有限，但需要運(yùn)行多個任務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)存管理策略的描述，正確的是：（）A.采用動態(tài)內(nèi)存分配，讓任務(wù)根據(jù)需要隨時申請和釋放內(nèi)存，以提高靈活性B.使用靜態(tài)內(nèi)存分配，預(yù)先為每個任務(wù)分配固定的內(nèi)存空間，避免內(nèi)存碎片和分配開銷C.不進(jìn)行內(nèi)存管理，讓任務(wù)自行競爭內(nèi)存資源D.只依賴硬件的內(nèi)存管理機(jī)制，操作系統(tǒng)不參與內(nèi)存分配15、當(dāng)一個嵌入式操作系統(tǒng)需要與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，例如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上傳數(shù)據(jù)到云服務(wù)器，在網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定或帶寬有限的情況下，以下哪種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和技術(shù)更適合保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸？（）A.TCP協(xié)議，提供可靠的面向連接的傳輸B.UDP協(xié)議，快速但不可靠的傳輸C.HTTP協(xié)議，基于請求-響應(yīng)模式D.MQTT協(xié)議，專為低帶寬和不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)設(shè)計16、在嵌入式系統(tǒng)的能耗優(yōu)化中，除了硬件設(shè)計，操作系統(tǒng)也能發(fā)揮作用。假設(shè)一個電池供電的嵌入式設(shè)備需要延長工作時間。以下關(guān)于操作系統(tǒng)層面能耗優(yōu)化的描述，正確的是：（）A.動態(tài)調(diào)整處理器電壓和頻率，根據(jù)任務(wù)負(fù)載降低能耗B.關(guān)閉所有節(jié)能功能，以保證系統(tǒng)性能不受影響C.能耗優(yōu)化主要由硬件完成，操作系統(tǒng)作用有限D(zhuǎn).操作系統(tǒng)的能耗優(yōu)化措施對電池壽命沒有顯著影響17、在嵌入式系統(tǒng)中，中斷處理是響應(yīng)外部事件的重要機(jī)制。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要實時處理多個不同優(yōu)先級的中斷源，為了確保高優(yōu)先級中斷能夠及時得到響應(yīng)，同時不影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以下哪種中斷處理策略最為合理？（）A.中斷嵌套，高優(yōu)先級中斷可打斷低優(yōu)先級中斷B.禁止所有中斷，逐個處理C.按照中斷到達(dá)的順序處理D.只處理高優(yōu)先級中斷，忽略低優(yōu)先級中斷18、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(shè)一個嵌入式設(shè)備在啟動時需要加載特定的設(shè)備驅(qū)動和配置文件。以下關(guān)于啟動過程的描述，正確的是：（）A.首先進(jìn)行硬件的基本初始化，然后加載操作系統(tǒng)內(nèi)核，最后加載設(shè)備驅(qū)動和配置文件B.同時進(jìn)行硬件初始化、內(nèi)核加載和設(shè)備驅(qū)動加載，以縮短啟動時間C.先加載設(shè)備驅(qū)動和配置文件，然后進(jìn)行硬件初始化和內(nèi)核加載D.隨機(jī)執(zhí)行上述步驟，對啟動順序沒有嚴(yán)格要求19、嵌入式操作系統(tǒng)在資源受限的環(huán)境中運(yùn)行，內(nèi)存管理至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的內(nèi)存資源有限，需要運(yùn)行多個任務(wù)。以下關(guān)于嵌入式內(nèi)存管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以采用靜態(tài)內(nèi)存分配，在編譯時確定每個任務(wù)所需的內(nèi)存大小B.動態(tài)內(nèi)存分配可以更靈活地使用內(nèi)存，但可能會導(dǎo)致內(nèi)存碎片問題C.內(nèi)存映射文件技術(shù)可以在一定程度上節(jié)省內(nèi)存空間，但會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性D.為了提高內(nèi)存使用效率，應(yīng)該盡量減少內(nèi)存的緩存和預(yù)取機(jī)制20、嵌入式操作系統(tǒng)的電源管理對于延長設(shè)備的電池壽命至關(guān)重要。假設(shè)一個便攜式嵌入式設(shè)備需要在不同的工作模式下優(yōu)化電源消耗。以下關(guān)于電源管理策略的描述，哪一項是錯誤的？（）A.可以通過動態(tài)調(diào)整CPU頻率和電壓來降低功耗，在性能需求低時降低頻率和電壓B.設(shè)備在空閑狀態(tài)時可以進(jìn)入低功耗模式，關(guān)閉不必要的硬件模塊以節(jié)省電量C.電源管理策略只需要考慮設(shè)備的當(dāng)前工作狀態(tài)，無需預(yù)測未來的工作需求D.可以根據(jù)用戶的操作習(xí)慣和設(shè)備的使用場景，自適應(yīng)地調(diào)整電源管理策略二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中如何考慮ESD保護(hù)。2、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的電源管理單元（PMU）？3、（本題5分）解釋數(shù)字簽名驗證和信任鏈的建立。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用pH值異常檢測傳感器檢測溶液的pH值異常。2、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用風(fēng)速波動傳感器檢測風(fēng)速波動。3、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個B樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行查找操作。4、（本題5分）設(shè)計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的