浙江農(nóng)林大學(xué)暨陽學(xué)院《嵌入式技術(shù)理論》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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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、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門狗（Watchdog）機(jī)制用于監(jiān)測系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可能會出現(xiàn)死機(jī)或程序跑飛的情況，以下關(guān)于看門狗的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.看門狗需要定期被系統(tǒng)軟件“喂狗”，否則會觸發(fā)復(fù)位操作B.看門狗可以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時自動重啟系統(tǒng)，恢復(fù)正常運(yùn)行C.看門狗的超時時間可以根據(jù)系統(tǒng)的需求進(jìn)行設(shè)置D.一旦看門狗觸發(fā)復(fù)位操作，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息不會丟失2、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要在資源受限的環(huán)境下運(yùn)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(yùn)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.WindowsPresentationFoundation3、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)多個任務(wù)同時訪問共享資源。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刻只有一個任務(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4、當(dāng)開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時控制系統(tǒng)時，對任務(wù)的調(diào)度要求非常嚴(yán)格。假設(shè)系統(tǒng)中有多個關(guān)鍵任務(wù)和非關(guān)鍵任務(wù)，關(guān)鍵任務(wù)需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成執(zhí)行，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在這種情況下，以下哪種任務(wù)調(diào)度算法能夠最好地滿足實(shí)時性要求？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法B.優(yōu)先級調(diào)度算法C.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法D.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法5、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6、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7、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)8、當(dāng)開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能電表時，需要實(shí)現(xiàn)高精度的電量計(jì)量和數(shù)據(jù)存儲。對于電量計(jì)量芯片的選擇和接口設(shè)計(jì)，以下哪種方案可能是最合適的？（）A.專用計(jì)量芯片B.通用ADC芯片C.集成在微控制器中的ADCD.以上都有可能9、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10、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間，可能會影響系統(tǒng)的實(shí)時性能C.DVFS技術(shù)需要硬件支持，同時操作系統(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11、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)時任務(wù)的截止時間是一個重要的約束條件。假設(shè)一個實(shí)時任務(wù)必須在規(guī)定的時間內(nèi)完成計(jì)算和輸出，否則會導(dǎo)致系統(tǒng)故障。以下哪種調(diào)度算法能夠更好地保證實(shí)時任務(wù)按時完成？（）A.最早截止時間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法B.最短剩余時間優(yōu)先（SRTF）調(diào)度算法C.最高響應(yīng)比優(yōu)先（HRRN）調(diào)度算法D.輪詢調(diào)度算法12、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常支持搶占式調(diào)度。假設(shè)一個低優(yōu)先級任務(wù)正在執(zhí)行，此時一個高優(yōu)先級任務(wù)就緒。以下關(guān)于搶占式調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會立即暫停低優(yōu)先級任務(wù)，切換到高優(yōu)先級任務(wù)執(zhí)行B.低優(yōu)先級任務(wù)會繼續(xù)執(zhí)行完當(dāng)前的時間片，然后再切換到高優(yōu)先級任務(wù)C.操作系統(tǒng)會根據(jù)任務(wù)的重要性決定是否搶占，而不是僅僅基于優(yōu)先級D.搶占式調(diào)度會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此應(yīng)盡量避免使用13、嵌入式操作系統(tǒng)中的定時器是常用的功能模塊。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)精確的定時功能。以下關(guān)于定時器的描述，正確的是：（）A.可以通過軟件定時器實(shí)現(xiàn)較精確的定時，但會占用較多的CPU資源B.硬件定時器具有更高的精度和可靠性，不受CPU負(fù)載影響C.可以通過調(diào)整定時器的時鐘源和分頻系數(shù)來設(shè)置定時時間D.以上描述都是關(guān)于嵌入式操作系統(tǒng)中定時器的正確特點(diǎn)14、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核移植是將操作系統(tǒng)適配到特定硬件平臺的過程。假設(shè)要將一個嵌入式操作系統(tǒng)移植到新的處理器架構(gòu)上。以下關(guān)于內(nèi)核移植的要點(diǎn)，正確的是：（）A.只需修改少量代碼，就能完成移植B.深入了解硬件特性和操作系統(tǒng)架構(gòu)，修改相關(guān)的驅(qū)動和底層代碼C.內(nèi)核移植是簡單的過程，不需要專業(yè)知識D.可以忽略硬件差異，直接進(jìn)行操作系統(tǒng)的安裝15、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)時性。假設(shè)一個有多個實(shí)時任務(wù)和非實(shí)時任務(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)時任務(wù)C.使用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，平均分配CPU時間給所有任務(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16、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(yùn)行應(yīng)用程序D.提供交互界面17、在嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時時鐘（RTC）管理中，需要確保時間的準(zhǔn)確性和可靠性。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備對時間精度有較高要求。以下關(guān)于RTC管理的描述，正確的是：（）A.依賴外部網(wǎng)絡(luò)獲取時間，不使用本地RTCB.定期校準(zhǔn)RTC，并在系統(tǒng)重啟時保持時間的連續(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多個模塊和配置文件。以下關(guān)于啟動過程的描述，哪一項(xiàng)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(rèn)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(jìn)行定制和優(yōu)化19、在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)時時鐘（RTC）的應(yīng)用非常廣泛。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要根據(jù)精確的時間進(jìn)行定時操作和事件觸發(fā)。為了保證時間的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，以下哪種實(shí)現(xiàn)方式最為合適？（）A.使用內(nèi)置的RTC模塊B.通過網(wǎng)絡(luò)獲取時間C.依靠軟件模擬RTC功能D.不使用實(shí)時時鐘，根據(jù)系統(tǒng)啟動時間計(jì)算20、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核移植是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。假設(shè)要將一個現(xiàn)有的內(nèi)核移植到一個新的硬件平臺上，需要修改內(nèi)核的多個部分。以下哪個方面的修改通常是最為關(guān)鍵和困難的？（）A.驅(qū)動程序的適配B.內(nèi)存管理的調(diào)整C.進(jìn)程調(diào)度的優(yōu)化D.中斷處理的修改二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）什么是條件變量？在什么情況下使用？2、（本題5分）解釋TEE與普通執(zhí)行環(huán)境的隔離和交互。3、（本題5分）解釋如何評估嵌入式系統(tǒng)的恢復(fù)能力。4、（本題5分）解釋在多核嵌入式系統(tǒng)中如何維護(hù)緩存一致性。5、（本題5分）解釋如何在資源受限的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)高效的GUI。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）編寫代碼，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的陀螺儀傳感器驅(qū)動程序。2、（本題5分）創(chuàng)建一個任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個電磁傳感器檢測電磁場強(qiáng)度。3、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個任務(wù)切換機(jī)制，實(shí)現(xiàn)多任務(wù)并發(fā)執(zhí)行。4、（本題5分）編寫代碼，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的濁度差傳感器驅(qū)動程序。5、（本題5分）設(shè)計(jì)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)刪除和創(chuàng)建程序。四、分析題（本大題共3個小題，共3