安徽涉外經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)原理與開發(fā)》2023-2024學(xué)年第二學(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頁安徽涉外經(jīng)濟(jì)職業(yè)學(xué)院

《嵌入式系統(tǒng)原理與開發(fā)》2023-2024學(xué)年第二學(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批閱人一、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(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、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(shí)間運(yùn)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(yùn)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)2、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(xiàng)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3、嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度算法直接影響系統(tǒng)的性能和實(shí)時(shí)性。假設(shè)一個有多個實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)的系統(tǒng)。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度算法選擇的描述，正確的是：（）A.采用先來先服務(wù)（FCFS）調(diào)度算法，保證任務(wù)的公平性B.選擇基于優(yōu)先級的調(diào)度算法，優(yōu)先執(zhí)行實(shí)時(shí)任務(wù)C.使用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，平均分配CPU時(shí)間給所有任務(wù)D.任務(wù)調(diào)度算法對系統(tǒng)性能影響不大，可以隨意選擇4、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）技術(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載動態(tài)調(diào)整電壓和頻率。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的工作負(fù)載變化較大。以下關(guān)于DVFS的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.DVFS可以在系統(tǒng)負(fù)載低時(shí)降低電壓和頻率，以節(jié)省功耗B.調(diào)整電壓和頻率的過程需要一定的時(shí)間，可能會影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能C.DVFS技術(shù)需要硬件支持，同時(shí)操作系統(tǒng)需要相應(yīng)的驅(qū)動和管理策略D.為了最大限度地節(jié)省功耗，應(yīng)該始終將電壓和頻率調(diào)整到最低值5、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(jì)6、對于一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，例如工業(yè)自動化中的機(jī)器人手臂控制，系統(tǒng)需要對外部輸入的信號做出快速且準(zhǔn)確的響應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間要求在毫秒級別。同時(shí)，系統(tǒng)還需要保證任務(wù)執(zhí)行的確定性和可預(yù)測性。以下哪種調(diào)度算法更能滿足這種實(shí)時(shí)性和確定性的要求？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法B.優(yōu)先級調(diào)度算法，根據(jù)任務(wù)的緊急程度分配優(yōu)先級C.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法D.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法7、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一個關(guān)鍵部分。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要同時(shí)運(yùn)行多個任務(wù)，且這些任務(wù)對內(nèi)存的需求各不相同。有的任務(wù)需要較大的連續(xù)內(nèi)存空間來處理大量數(shù)據(jù)，有的任務(wù)則只需要較小的內(nèi)存塊進(jìn)行頻繁的讀寫操作。在這種情況下，以下哪種內(nèi)存管理策略更適合？（）A.固定分區(qū)分配，將內(nèi)存預(yù)先劃分為固定大小的分區(qū)B.動態(tài)分區(qū)分配，根據(jù)任務(wù)需求實(shí)時(shí)分配內(nèi)存C.分頁式內(nèi)存管理，將內(nèi)存劃分為固定大小的頁D.分段式內(nèi)存管理，根據(jù)程序的邏輯分段分配內(nèi)存8、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。假設(shè)一個智能手表的嵌入式系統(tǒng)，其中有顯示更新任務(wù)、傳感器數(shù)據(jù)采集任務(wù)和通信任務(wù)等。在這種情況下，以下哪種任務(wù)調(diào)度算法可能最適合？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法，按照任務(wù)到達(dá)的先后順序執(zhí)行B.優(yōu)先級調(diào)度算法，根據(jù)任務(wù)的重要性和緊急程度分配優(yōu)先級C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，每個任務(wù)輪流獲得固定的執(zhí)行時(shí)間D.隨機(jī)調(diào)度算法，隨機(jī)選擇任務(wù)執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)公平性9、在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）對于時(shí)間相關(guān)的操作非常重要。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要精確的時(shí)間記錄和定時(shí)功能。以下關(guān)于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的描述，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.可以通過編程設(shè)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘的鬧鐘功能，實(shí)現(xiàn)定時(shí)喚醒系統(tǒng)C.實(shí)時(shí)時(shí)鐘的精度只取決于時(shí)鐘芯片的質(zhì)量，與軟件配置無關(guān)D.操作系統(tǒng)需要提供接口來讀取和設(shè)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間10、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常需要進(jìn)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(qiáng)內(nèi)核的安全特性。以下哪些內(nèi)核配置選項(xiàng)可能有助于提高安全性？（）A.啟用內(nèi)存保護(hù)機(jī)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(qiáng)用戶認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制，限制對系統(tǒng)資源的訪問D.以上選項(xiàng)都可以增強(qiáng)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的安全性11、在嵌入式操作系統(tǒng)中，進(jìn)程間通信機(jī)制的選擇需要根據(jù)具體應(yīng)用場景來決定。假設(shè)兩個進(jìn)程需要頻繁地交換大量數(shù)據(jù)，對通信效率要求很高。以下哪種進(jìn)程間通信方式最為合適？（）A.管道B.消息隊(duì)列C.共享內(nèi)存D.套接字12、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動態(tài)電源管理（DPM）技術(shù)可以有效地降低系統(tǒng)功耗。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備在不同的工作模式下有不同的功耗需求，以下關(guān)于動態(tài)電源管理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載情況動態(tài)調(diào)整處理器的工作頻率和電壓B.關(guān)閉暫時(shí)不使用的硬件設(shè)備，以降低功耗C.動態(tài)電源管理可以完全消除系統(tǒng)的功耗，實(shí)現(xiàn)零功耗運(yùn)行D.需要在功耗降低和系統(tǒng)性能之間進(jìn)行平衡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、在嵌入式操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的可移植性是一個重要的考慮因素。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)需要從一種硬件平臺移植到另一種具有不同架構(gòu)和特性的平臺。以下哪種方法能夠最大程度地減少移植的工作量和風(fēng)險(xiǎn)？（）A.使用與硬件平臺緊密耦合的代碼B.采用跨平臺的開發(fā)框架和庫C.針對每個平臺重新編寫全部代碼D.忽略可移植性，只在原平臺上運(yùn)行15、在一個嵌入式工業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)中，如化工廠的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，需要對多種環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)警。為了提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，以下哪種容錯和故障診斷技術(shù)可能會被應(yīng)用？（）A.傳感器冗余B.自診斷算法C.故障預(yù)警機(jī)制D.以上都是16、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(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性，以下關(guān)于加密算法的描述，哪一項(xiàng)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(qiáng)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17、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(xiàng)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18、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(shí)運(yùn)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(xiàng)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(shí)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(jìn)行映射，便于內(nèi)存共享和保護(hù)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19、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20、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核架構(gòu)對于系統(tǒng)性能和資源利用有著重要影響。假設(shè)一個資源受限的嵌入式設(shè)備，需要高效地運(yùn)行多個任務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)核架構(gòu)的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.微內(nèi)核架構(gòu)將核心功能精簡，只保留最基本的部分，其他功能作為服務(wù)運(yùn)行在用戶空間，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性B.宏內(nèi)核架構(gòu)將系統(tǒng)的主要功能都集成在內(nèi)核中，減少了內(nèi)核與用戶空間的切換開銷，提高了系統(tǒng)的性能C.混合內(nèi)核架構(gòu)結(jié)合了微內(nèi)核和宏內(nèi)核的優(yōu)點(diǎn)，在保證性能的同時(shí)具備一定的可擴(kuò)展性D.對于資源受限的嵌入式設(shè)備，宏內(nèi)核架構(gòu)總是比微內(nèi)核架構(gòu)更適合，因?yàn)槠湫阅芨叨?、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述搶占式任務(wù)調(diào)度和非搶占式任務(wù)調(diào)度的優(yōu)缺點(diǎn)。2、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)的調(diào)試工具和技術(shù)有哪些？3、（本題5分）解釋如何在嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)行熱仿真和優(yōu)化。4、（本題5分）簡述壓力測試和長時(shí)間運(yùn)行測試的方法。5、（本題5分）解釋根據(jù)數(shù)據(jù)特點(diǎn)和性能需求選擇合適算法。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個嵌入式程序，使用風(fēng)速差傳感器檢測風(fēng)速差。2、（本題5分）創(chuàng)建一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的中斷處理程序，處理外部按鍵中斷。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)優(yōu)先級調(diào)整程序。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的中斷優(yōu)先級配置程序。5、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個嵌入式程序，使用pH值變化率傳感器檢測溶液的pH值變化率。四、分析題（本大