石家莊鐵道大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)實踐》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)實踐》2023-2024學(xué)年第二學(xué)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20個小題，每小題1分，共20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，對于資源受限的設(shè)備，代碼尺寸的優(yōu)化至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式應(yīng)用程序的代碼尺寸過大。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的方法，正確的是：（）A.使用更高效的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，減少代碼量B.去除未使用的函數(shù)和變量，精簡代碼C.選擇合適的編譯器優(yōu)化選項，對代碼進行優(yōu)化D.以上方法都可以有效地減小嵌入式應(yīng)用程序的代碼尺寸2、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要支持多線程編程。假設(shè)一個嵌入式應(yīng)用程序需要同時執(zhí)行多個并發(fā)任務(wù)，以下關(guān)于多線程編程的描述，哪一項是不準確的？（）A.多線程可以提高系統(tǒng)的并發(fā)性和響應(yīng)性B.線程之間可以通過共享內(nèi)存進行數(shù)據(jù)交換C.多線程編程比多進程編程更節(jié)省系統(tǒng)資源D.線程之間的同步和互斥可以通過信號量和互斥鎖來實現(xiàn)，不需要考慮其他因素3、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的工業(yè)控制設(shè)備中，例如數(shù)控機床的控制系統(tǒng)，需要對多個執(zhí)行機構(gòu)進行精確的定時控制，以保證加工精度和效率。以下哪種定時機制在這種情況下能夠提供更高的定時精度和穩(wěn)定性？（）A.軟件定時器，通過操作系統(tǒng)的時鐘中斷實現(xiàn)B.硬件定時器，利用專門的定時器芯片C.基于網(wǎng)絡(luò)時間協(xié)議（NTP）的定時D.不使用定時機制，依靠任務(wù)的執(zhí)行順序控制4、嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)加載程序（Bootloader）的主要功能不包括（）A.初始化硬件B.加載內(nèi)核C.運行應(yīng)用程序D.提供交互界面5、當對嵌入式系統(tǒng)進行性能測試時，需要評估多個方面的指標。假設(shè)要測試一個嵌入式設(shè)備在處理不同負載情況下的響應(yīng)時間、資源利用率和功耗等。以下哪種測試工具和方法的組合最為有效？（）A.使用性能分析工具，如ProfilerB.進行壓力測試和基準測試C.人工觀察和記錄系統(tǒng)性能D.只測試部分功能，忽略整體性能6、在嵌入式系統(tǒng)的存儲擴展中，SD卡是一種常見的存儲設(shè)備。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要使用SD卡來存儲大量的數(shù)據(jù)，以下關(guān)于SD卡的描述，哪一項是不正確的？（）A.SD卡具有體積小、容量大、讀寫速度快等優(yōu)點B.SD卡分為SDHC和SDXC等不同的規(guī)格，其性能和容量有所差異C.嵌入式操作系統(tǒng)需要提供相應(yīng)的驅(qū)動程序來支持SD卡的讀寫操作D.SD卡的數(shù)據(jù)讀寫是通過串行接口進行的，速度較慢，不適合大數(shù)據(jù)量的傳輸7、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8、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信中，協(xié)議的選擇需要考慮帶寬、實時性和資源消耗等因素。假設(shè)一個低帶寬、對實時性要求較高的嵌入式網(wǎng)絡(luò)。以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議選擇的描述，正確的是：（）A.選擇TCP協(xié)議，因其可靠的傳輸機制B.選擇UDP協(xié)議，并在應(yīng)用層實現(xiàn)必要的可靠性和錯誤處理機制，以滿足實時性要求C.使用復(fù)雜的高層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，以提供豐富的功能D.不考慮網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，直接進行原始數(shù)據(jù)傳輸9、在嵌入式系統(tǒng)的存儲擴展中，外部存儲卡的使用很常見。假設(shè)一個數(shù)碼相機的嵌入式系統(tǒng)需要使用SD卡擴展存儲容量。以下關(guān)于SD卡的使用，哪一項是不正確的？（）A.可以在運行時動態(tài)插拔SD卡，系統(tǒng)會自動識別B.需要考慮SD卡的讀寫速度和容量，以滿足系統(tǒng)需求C.對SD卡的操作需要進行錯誤處理，防止數(shù)據(jù)丟失D.不同類型的SD卡（如SDHC和SDXC）在嵌入式系統(tǒng)中可以通用10、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要在資源受限的環(huán)境下運行。假設(shè)有一個嵌入式設(shè)備，其內(nèi)存和處理器性能都有限，需要運行一個圖形用戶界面（GUI）應(yīng)用程序。以下哪種GUI框架可能是最適合的選擇？（）A.QtB.GTK+C.MiniGUID.WindowsPresentationFoundation11、在嵌入式系統(tǒng)中，中斷處理是響應(yīng)外部事件的重要機制。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要實時響應(yīng)外部傳感器的中斷信號。以下關(guān)于中斷處理的描述，哪一項是不準確的？（）A.中斷處理程序應(yīng)該盡可能短小精悍，以減少中斷響應(yīng)時間B.可以設(shè)置中斷優(yōu)先級，高優(yōu)先級中斷可以打斷低優(yōu)先級中斷的處理C.中斷處理完成后，系統(tǒng)會自動返回到被中斷的任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行D.為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，應(yīng)該盡量減少中斷的使用，采用輪詢方式獲取外部事件12、嵌入式操作系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性對于系統(tǒng)的正常運行至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)運行在惡劣的環(huán)境中，可能會受到電磁干擾和溫度變化的影響。為了提高系統(tǒng)的可靠性，以下哪種措施可能是有效的？（）A.增加硬件冗余，如備用電源和存儲設(shè)備B.采用容錯算法，能夠在出現(xiàn)錯誤時自動恢復(fù)C.進行嚴格的軟件測試和驗證，確保代碼的質(zhì)量D.以上措施都可以提高系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下的可靠性13、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多個模塊和配置文件。以下關(guān)于啟動過程的描述，哪一項是不正確的？（）A.硬件初始化包括設(shè)置時鐘、初始化內(nèi)存控制器和其他外設(shè)B.內(nèi)核可以從只讀存儲器（ROM）、閃存或網(wǎng)絡(luò)等位置加載C.系統(tǒng)配置可以通過讀取配置文件或使用默認設(shè)置來完成D.嵌入式操作系統(tǒng)的啟動過程是固定不變的，不能根據(jù)具體需求進行定制和優(yōu)化14、嵌入式操作系統(tǒng)的安全機制對于保護系統(tǒng)和數(shù)據(jù)至關(guān)重要。假設(shè)一個金融支付終端的嵌入式系統(tǒng)，需要防止數(shù)據(jù)泄露和惡意攻擊。以下關(guān)于安全機制的描述，哪一項是不正確的？（）A.采用加密技術(shù)對敏感數(shù)據(jù)進行加密存儲和傳輸B.定期更新系統(tǒng)補丁，修復(fù)可能存在的安全漏洞C.可以完全依賴操作系統(tǒng)的默認安全設(shè)置，無需額外的安全措施D.對用戶的身份進行認證和授權(quán)，限制非法訪問15、嵌入式操作系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。假設(shè)一個工業(yè)控制系統(tǒng)需要高穩(wěn)定性和確定性的操作。以下關(guān)于工業(yè)控制中操作系統(tǒng)的特點，正確的是：（）A.具備硬實時性、高可靠性和可預(yù)測的性能B.可以容忍一定程度的延遲和不確定性C.對操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能要求不高，功能實現(xiàn)為主D.工業(yè)控制中的操作系統(tǒng)與一般嵌入式系統(tǒng)相同16、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一個關(guān)鍵問題。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要同時運行多個任務(wù)，且這些任務(wù)對內(nèi)存的需求各不相同。為了有效地利用有限的內(nèi)存資源，同時保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)性，以下哪種內(nèi)存管理策略最為合適？（）A.固定分區(qū)分配B.動態(tài)分區(qū)分配C.分頁式存儲管理D.分段式存儲管理17、在嵌入式系統(tǒng)的存儲架構(gòu)中，ROM和RAM都有各自的用途。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要存儲固化的程序代碼和運行時的數(shù)據(jù)。以下關(guān)于存儲選擇的描述，正確的是：（）A.將程序代碼和數(shù)據(jù)都存儲在ROM中，以保證數(shù)據(jù)不丟失B.把程序代碼存儲在ROM，運行時的數(shù)據(jù)存儲在RAM中C.全部使用RAM存儲，提高讀寫速度D.存儲選擇對系統(tǒng)性能沒有影響，可以隨意安排18、在嵌入式操作系統(tǒng)中，任務(wù)的優(yōu)先級反轉(zhuǎn)是一個可能出現(xiàn)的問題。假設(shè)一個高優(yōu)先級任務(wù)需要等待一個被低優(yōu)先級任務(wù)占用的資源，導(dǎo)致高優(yōu)先級任務(wù)被阻塞。以下哪種方法能夠有效地避免或解決任務(wù)優(yōu)先級反轉(zhuǎn)的問題？（）A.提升低優(yōu)先級任務(wù)的優(yōu)先級，使其盡快釋放資源B.禁止低優(yōu)先級任務(wù)占用關(guān)鍵資源C.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(wù)的優(yōu)先級D.不處理優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題，依靠任務(wù)調(diào)度算法自動解決19、在嵌入式系統(tǒng)的安全機制方面，需要防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)泄露。假設(shè)一個涉及敏感信息的嵌入式設(shè)備。以下關(guān)于安全機制的描述，正確的是：（）A.不采取任何安全措施，依賴設(shè)備的物理保護B.實施身份認證、加密和訪問控制等安全策略C.安全機制會增加系統(tǒng)開銷，影響性能，應(yīng)盡量減少使用D.嵌入式系統(tǒng)不存在安全風(fēng)險，無需關(guān)注20、在嵌入式系統(tǒng)中，內(nèi)存保護機制可以防止程序錯誤導(dǎo)致的系統(tǒng)崩潰。假設(shè)一個應(yīng)用程序出現(xiàn)了內(nèi)存訪問越界的錯誤。以下關(guān)于內(nèi)存保護機制的作用，正確的是：（）A.內(nèi)存保護機制能夠及時發(fā)現(xiàn)并阻止越界訪問，避免影響其他程序的運行B.內(nèi)存保護機制會自動修復(fù)越界訪問造成的數(shù)據(jù)錯誤C.即使有內(nèi)存保護機制，越界訪問也可能導(dǎo)致系統(tǒng)立即死機D.內(nèi)存保護機制只對操作系統(tǒng)內(nèi)核有效，對應(yīng)用程序不起作用二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何進行RTC的時間校準。2、（本題5分）簡述錯誤日志分析和調(diào)試工具的使用。3、（本題5分）解釋如何利用代碼覆蓋率分析結(jié)果提高嵌入式軟件的質(zhì)量。4、（本題5分）簡述接口測試的類型和方法。5、（本題5分）簡述嵌入式操作系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)支持。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，實現(xiàn)一個Wi-Fi信號強度檢測程序。2、（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)，并進行查找操作。3、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個電阻式傳感器的驅(qū)動程序。4、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)一個DMA數(shù)據(jù)傳輸程序，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。5、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個超聲波液位傳感器的驅(qū)動程序。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）論述嵌入式操作系統(tǒng)在智能交通