天津天獅學院《嵌入式技術》2023-2024學年第二學期期末試卷

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《嵌入式技術》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個小題，每小題1分，共15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、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2、當設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)能設計，操作系統(tǒng)層面也需要采取相應的策略。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)關閉暫時不用的設備C.減少系統(tǒng)的任務切換次數(shù)D.采用簡單的任務調度算法，降低調度開銷3、當在嵌入式操作系統(tǒng)中實現(xiàn)多線程編程時，需要考慮線程間的同步和通信機制。假設多個線程需要共享一個有限的資源，為了避免競爭條件和數(shù)據(jù)不一致性，以下哪種同步方法最為合適？（）A.信號量B.互斥鎖C.條件變量D.不進行同步，任由線程競爭4、在嵌入式系統(tǒng)的音頻處理中，數(shù)字信號處理（DSP）技術常常被應用。假設一個嵌入式設備需要實現(xiàn)語音識別功能，以下關于數(shù)字信號處理的描述，哪一項是不正確的？（）A.數(shù)字信號處理可以對音頻信號進行濾波、變換等操作B.數(shù)字信號處理算法的復雜度較高，需要高效的實現(xiàn)方式C.嵌入式系統(tǒng)中的數(shù)字信號處理通常使用專用的DSP芯片來提高處理速度D.數(shù)字信號處理在音頻處理中的應用僅限于語音識別，不能用于其他音頻功能5、假設一個嵌入式系統(tǒng)需要運行一個復雜的圖形用戶界面（GUI），例如智能手表的操作界面，對界面的響應速度和資源占用有嚴格要求。以下哪種GUI框架和技術更適合這種嵌入式應用？（）A.Qt框架，功能強大但資源消耗較大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6、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動過程需要高效和可靠。假設一個嵌入式設備在啟動時需要初始化硬件設備、加載內核和應用程序。為了縮短啟動時間，同時保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以下哪種啟動優(yōu)化方法最為有效？（）A.減少初始化步驟B.壓縮內核和應用程序C.并行化啟動過程中的部分任務D.不進行任何優(yōu)化，保持默認啟動流程7、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要手段。假設一個嵌入式應用程序的運行效率較低，需要進行優(yōu)化。以下關于代碼優(yōu)化的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以通過算法改進、數(shù)據(jù)結構優(yōu)化等方式提高代碼的執(zhí)行效率B.優(yōu)化代碼時只需要考慮時間復雜度，不需要考慮空間復雜度C.對于關鍵代碼段，可以使用匯編語言編寫以提高執(zhí)行速度D.代碼優(yōu)化需要在不影響功能正確性的前提下進行8、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內核的實時性擴展是提高系統(tǒng)響應能力的重要手段。假設一個嵌入式系統(tǒng)需要處理對時間要求極為嚴格的任務，如工業(yè)控制中的實時閉環(huán)控制。以下哪種實時性擴展技術能夠更好地滿足這種硬實時需求？（）A.在內核中增加搶占點，提高任務切換的及時性B.采用微內核架構，減小內核的體積和復雜性C.優(yōu)化內核的調度算法，提高任務調度的效率D.不進行實時性擴展，依靠默認的內核配置9、在嵌入式系統(tǒng)的能耗優(yōu)化中，除了硬件設計，操作系統(tǒng)也能發(fā)揮作用。假設一個電池供電的嵌入式設備需要延長工作時間。以下關于操作系統(tǒng)層面能耗優(yōu)化的描述，正確的是：（）A.動態(tài)調整處理器電壓和頻率，根據(jù)任務負載降低能耗B.關閉所有節(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.操作系統(tǒng)的能耗優(yōu)化措施對電池壽命沒有顯著影響10、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中，設備驅動程序的編寫是重要的一環(huán)。假設需要為一個新的傳感器編寫驅動程序。以下關于設備驅動的描述，哪一項是不正確的？（）A.設備驅動程序負責將硬件的操作抽象為軟件接口，供上層應用使用B.驅動程序需要處理硬件的中斷和異常情況，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.為了提高性能，設備驅動程序應該盡量減少與操作系統(tǒng)內核的交互D.不同類型的設備驅動程序結構和實現(xiàn)方式完全相同，可以復用代碼11、當一個嵌入式操作系統(tǒng)需要在惡劣的環(huán)境條件下工作，如高溫、高濕度和強電磁干擾，以下哪種硬件選型和防護措施能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運行？（）A.選擇工業(yè)級芯片，并采用屏蔽和濾波技術B.使用消費級芯片，依靠軟件進行錯誤檢測和恢復C.不考慮環(huán)境因素，選擇普通的硬件組件D.降低系統(tǒng)的工作頻率以適應惡劣環(huán)境12、在嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘（RTC）是常用的模塊。假設一個嵌入式設備需要精確的時間記錄。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.實時時鐘通常與操作系統(tǒng)的時間管理模塊進行交互，提供統(tǒng)一的時間服務13、嵌入式操作系統(tǒng)的任務間通信機制除了消息隊列，還有共享內存等方式。假設一個嵌入式系統(tǒng)需要在多個任務之間高效地共享大量數(shù)據(jù)。以下關于共享內存的描述，哪一項是不正確的？（）A.共享內存可以提供快速的數(shù)據(jù)交換，但需要同步機制來保證數(shù)據(jù)的一致性B.多個任務可以同時訪問共享內存區(qū)域，提高了數(shù)據(jù)訪問的效率C.共享內存的分配和釋放由操作系統(tǒng)自動管理，任務無需關心D.共享內存的使用需要謹慎，避免出現(xiàn)內存泄漏和數(shù)據(jù)競爭等問題14、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡應用中，網(wǎng)絡協(xié)議棧的選擇很重要。假設一個遠程監(jiān)控的嵌入式設備需要通過網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)。以下關于網(wǎng)絡協(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)絡協(xié)議棧的性能主要取決于其支持的最高網(wǎng)絡速度D.協(xié)議棧的可擴展性，以便適應未來可能的功能升級15、嵌入式操作系統(tǒng)的圖形用戶界面（GUI）設計需要考慮資源限制和用戶體驗。假設一個嵌入式設備具有小尺寸的顯示屏和有限的處理能力。以下關于嵌入式GUI設計的描述，哪一項是錯誤的？（）A.應該選擇輕量級的GUI框架，以減少系統(tǒng)資源消耗B.圖形元素的設計應該簡潔明了，避免過于復雜的動畫和特效C.觸摸屏支持可以提高用戶交互的便利性，但會增加系統(tǒng)的復雜性和成本D.由于資源限制，嵌入式GUI無法實現(xiàn)與桌面操作系統(tǒng)相同水平的用戶體驗，因此無需關注用戶需求二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）簡述用戶體驗測試在嵌入式系統(tǒng)中的重要性和方法。2、（本題5分）簡述如何在嵌入式系統(tǒng)中實現(xiàn)低延遲的網(wǎng)絡通信。3、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的實時調度算法有哪些？4、（本題5分）簡述如何在嵌入式操作系統(tǒng)中實現(xiàn)高效的文件讀寫操作。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能農(nóng)業(yè)灌溉系統(tǒng)中的應用。探討其對土壤濕度監(jiān)測、灌溉控制、水資源管理等方面的作用和挑戰(zhàn)。2、（本題5分）探討嵌入式操作系統(tǒng)在物聯(lián)網(wǎng)智能家居傳感器中的應用。分析其在環(huán)境感知、數(shù)據(jù)采集和傳輸中的作用，以及對低功耗和準確性的要求。3、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)的實時性要求。解釋硬實時和軟實時的概念，舉例說明在不同實時性要求下的應用場景，并探討如何保證嵌入式系統(tǒng)的實時性能。4、（本題5分）以智能溫室智能調控系統(tǒng)為背景，綜合分析嵌入式操作系統(tǒng)的價值。包括對環(huán)境參數(shù)自動調節(jié)、生長模型應用、智能化管理等方面的支持，以及如何實現(xiàn)高效農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。5、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在汽車電子車載信息娛樂系統(tǒng)中的地位。論述其在音頻播放、視