河北地質(zhì)大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)》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5頁河北地質(zhì)大學(xué)

《嵌入式系統(tǒng)綜合設(shè)計(jì)》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15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在嵌入式操作系統(tǒng)中，以下哪種同步機(jī)制可以用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)線程對共享資源的互斥訪問？（）A.互斥鎖B.條件變量C.自旋鎖D.以上都是2、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性是重要的考量因素。假設(shè)一個(gè)航空航天領(lǐng)域的嵌入式控制系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障可能會導(dǎo)致嚴(yán)重后果。為了提高系統(tǒng)的可靠性，以下哪種方法是最有效的？（）A.采用復(fù)雜的算法和功能，以應(yīng)對各種可能的情況B.進(jìn)行大量的功能測試，但不進(jìn)行壓力測試C.采用冗余設(shè)計(jì)，如硬件冗余和軟件容錯機(jī)制D.減少系統(tǒng)的功能，降低復(fù)雜性，從而提高可靠性3、嵌入式系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)是確保系統(tǒng)在各種惡劣環(huán)境下正常運(yùn)行的關(guān)鍵。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備將用于高溫、高濕度和強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中，為了提高系統(tǒng)的可靠性，以下哪種措施最為重要？（）A.采用冗余設(shè)計(jì)B.加強(qiáng)電磁屏蔽C.進(jìn)行嚴(yán)格的測試D.選擇高質(zhì)量的元器件4、在嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）管理中，需要確保時(shí)間的準(zhǔn)確性和可靠性。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備對時(shí)間精度有較高要求。以下關(guān)于RTC管理的描述，正確的是：（）A.依賴外部網(wǎng)絡(luò)獲取時(shí)間，不使用本地RTCB.定期校準(zhǔn)RTC，并在系統(tǒng)重啟時(shí)保持時(shí)間的連續(xù)性C.RTC對系統(tǒng)功能沒有重要影響，無需特別管理D.嵌入式系統(tǒng)不支持RTC功能5、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務(wù)間通信機(jī)制有多種，如信號量、消息隊(duì)列和共享內(nèi)存。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中有多個(gè)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(xiàng)是不正確的？（）A.信號量用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的同步和互斥B.消息隊(duì)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(jī)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)6、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(gè)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(xiàng)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(jià)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(jìn)行垃圾回收和壞塊管理，因?yàn)槠淇煽啃院芨?、在嵌入式系統(tǒng)的資源受限環(huán)境下，代碼優(yōu)化至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)對性能和代碼大小有嚴(yán)格要求的嵌入式應(yīng)用。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，正確的是：（）A.只關(guān)注算法優(yōu)化，忽略代碼可讀性B.在不影響功能的前提下，對代碼進(jìn)行算法、內(nèi)存使用和指令級的優(yōu)化C.代碼優(yōu)化效果不明顯，不值得花費(fèi)精力D.嵌入式系統(tǒng)的代碼無需優(yōu)化，能運(yùn)行即可8、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)境下數(shù)據(jù)的一致性和正確性。假設(shè)多個(gè)任務(wù)同時(shí)訪問共享資源。以下關(guān)于內(nèi)核同步機(jī)制的描述，哪一項(xiàng)是錯誤的？（）A.信號量可以用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的互斥和同步B.互斥鎖可以保證在同一時(shí)刻只有一個(gè)任務(wù)訪問共享資源C.條件變量用于任務(wù)之間的等待和通知，通常與互斥鎖配合使用D.內(nèi)核同步機(jī)制會增加系統(tǒng)的開銷，因此在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)該盡量避免使用9、在嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度中，優(yōu)先級調(diào)度是一種常見的策略?？紤]一個(gè)包含多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)的嵌入式系統(tǒng)，實(shí)時(shí)任務(wù)具有較高的優(yōu)先級。如果一個(gè)非實(shí)時(shí)任務(wù)正在執(zhí)行，此時(shí)一個(gè)高優(yōu)先級的實(shí)時(shí)任務(wù)就緒，會發(fā)生什么情況？（）A.立即切換到實(shí)時(shí)任務(wù)執(zhí)行B.等待非實(shí)時(shí)任務(wù)完成后再切換C.按照一定的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)切換D.由用戶決定是否切換10、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，電源管理是一個(gè)重要的考慮因素。假設(shè)有一個(gè)基于電池供電的移動監(jiān)測設(shè)備，需要長時(shí)間運(yùn)行并盡可能延長電池壽命。以下關(guān)于電源管理的方法，哪一項(xiàng)是最有效的？（）A.始終讓系統(tǒng)以最高性能運(yùn)行，快速完成任務(wù)以節(jié)省時(shí)間B.根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載動態(tài)調(diào)整處理器的頻率和電壓C.關(guān)閉所有不使用的硬件設(shè)備，無論當(dāng)前是否需要D.忽略電源管理，依靠大容量電池解決續(xù)航問題11、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(jī)上為一個(gè)ARM架構(gòu)的嵌入式設(shè)備編譯代碼，以下哪個(gè)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(jī)的編譯器C.忽略架構(gòu)差異，進(jìn)行通用編譯D.不進(jìn)行編譯，直接下載現(xiàn)成的二進(jìn)制文件12、在一個(gè)嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，如機(jī)器人控制系統(tǒng)，需要對多個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動進(jìn)行精確同步控制。為了實(shí)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(shí)器B.軟件定時(shí)器C.中斷同步D.以上都是13、在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）是一個(gè)重要的組件。假設(shè)一個(gè)考勤系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備需要準(zhǔn)確記錄時(shí)間。以下關(guān)于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的使用，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以在系統(tǒng)斷電時(shí)依靠備用電池保持時(shí)間的準(zhǔn)確性B.不需要對實(shí)時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，其初始設(shè)置就是準(zhǔn)確的C.可以通過軟件編程設(shè)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間和日期D.實(shí)時(shí)時(shí)鐘的精度會影響系統(tǒng)對時(shí)間的記錄和處理14、當(dāng)開發(fā)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能手表應(yīng)用時(shí)，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15、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(gè)嵌入式設(shè)備需要快速響應(yīng)外部中斷。以下關(guān)于中斷處理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.中斷處理程序應(yīng)該盡量短小精悍，以減少中斷響應(yīng)時(shí)間B.可以采用中斷嵌套，允許高優(yōu)先級中斷打斷低優(yōu)先級中斷的處理C.中斷處理過程中不應(yīng)該進(jìn)行耗時(shí)的操作，如大量的數(shù)據(jù)計(jì)算和文件操作D.中斷處理的優(yōu)先級是固定的，不能根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）簡述總線仲裁的機(jī)制和策略。2、（本題5分）簡述嵌入式操作系統(tǒng)中的電源管理策略。3、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何優(yōu)化中斷嵌套的性能。4、（本題5分）解釋多傳感器數(shù)據(jù)的校準(zhǔn)和融合算法。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能電梯控制系統(tǒng)中的應(yīng)用及特點(diǎn)。智能電梯控制系統(tǒng)需要安全可靠的運(yùn)行和精確的控制，嵌入式操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)這些功能？考慮電梯調(diào)度、故障診斷等方面。2、（本題5分）論述嵌入式操作系統(tǒng)在智能交通應(yīng)急管理系統(tǒng)中的作用。分析其對交通事故處理、緊急救援、交通疏導(dǎo)等方面的貢獻(xiàn)，以及快速響應(yīng)需求。3、（本題5分）闡述嵌入式操作系統(tǒng)在智能安防領(lǐng)域的應(yīng)用。分析嵌入式操作系統(tǒng)如何實(shí)現(xiàn)智能安防設(shè)備的控制、監(jiān)測和通信，以及在智能安防系統(tǒng)中的優(yōu)勢和面臨的挑戰(zhàn)。4、（本題5分）論述嵌入式操作系統(tǒng)在智能交通電子收費(fèi)系統(tǒng)中的作用。分析其對車輛識別、收費(fèi)計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫娴呢暙I(xiàn)，以及系統(tǒng)可靠性要求。5、（本題5分）探討嵌入式操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)。解釋設(shè)備驅(qū)動程序的作用和結(jié)構(gòu)，分析開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序的關(guān)鍵步驟和注意事項(xiàng)。四、編程題（本大題共4個(gè)小題，共40分)1、