北京交通大學《嵌入式系統(tǒng)原理及應用》2021-2022學年第一學期期末試卷

學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁北京交通大學

《嵌入式系統(tǒng)原理及應用》2021-2022學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分一、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，系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性是重要的考量因素。假設一個航空航天領域的嵌入式控制系統(tǒng)，一旦出現故障可能會導致嚴重后果。為了提高系統(tǒng)的可靠性，以下哪種方法是最有效的？（）A.采用復雜的算法和功能，以應對各種可能的情況B.進行大量的功能測試，但不進行壓力測試C.采用冗余設計，如硬件冗余和軟件容錯機制D.減少系統(tǒng)的功能，降低復雜性，從而提高可靠性2、在嵌入式系統(tǒng)中，內存保護機制可以防止程序錯誤導致的系統(tǒng)崩潰。假設一個應用程序出現了內存訪問越界的錯誤。以下關于內存保護機制的作用，正確的是：（）A.內存保護機制能夠及時發(fā)現并阻止越界訪問，避免影響其他程序的運行B.內存保護機制會自動修復越界訪問造成的數據錯誤C.即使有內存保護機制，越界訪問也可能導致系統(tǒng)立即死機D.內存保護機制只對操作系統(tǒng)內核有效，對應用程序不起作用3、在嵌入式系統(tǒng)的圖形界面開發(fā)中，需要考慮資源受限和用戶體驗。假設一個小型嵌入式設備需要顯示簡單的圖形界面。以下關于圖形界面選擇的描述，正確的是：（）A.使用復雜的圖形庫，提供豐富的圖形效果B.選擇輕量級的圖形庫，如MiniGUI，滿足基本需求并節(jié)省資源C.不使用圖形界面，通過命令行與用戶交互D.圖形界面的選擇對系統(tǒng)性能沒有影響4、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)對于數據的存儲和管理至關重要。假設有一個嵌入式設備，需要頻繁地讀寫小文件，并且對存儲介質的空間利用率要求較高。以下哪種文件系統(tǒng)可能是最適合的選擇？（）A.FAT32B.NTFSC.ext4D.JFFS25、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)的內核通常需要進行定制和配置。假設一個嵌入式系統(tǒng)對安全性要求較高，需要增強內核的安全特性。以下哪些內核配置選項可能有助于提高安全性？（）A.啟用內存保護機制，防止非法訪問內存B.關閉不必要的系統(tǒng)服務和端口，減少攻擊面C.加強用戶認證和授權機制，限制對系統(tǒng)資源的訪問D.以上選項都可以增強嵌入式操作系統(tǒng)內核的安全性7、嵌入式操作系統(tǒng)的可靠性設計對于關鍵應用至關重要。假設一個用于醫(yī)療設備的嵌入式系統(tǒng)。以下關于可靠性保障的描述，正確的是：（）A.不進行任何額外的可靠性設計，依靠操作系統(tǒng)的默認機制B.采用冗余設計、錯誤檢測和恢復機制，確保系統(tǒng)在故障情況下仍能正常運行C.只關注功能實現，忽略可靠性方面的考慮D.可靠性設計會增加系統(tǒng)成本和復雜性，應盡量避免8、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動態(tài)電壓頻率調整（DVFS）技術可以根據系統(tǒng)負載調整處理器的電壓和頻率。假設一個嵌入式設備的負載變化頻繁。以下關于DVFS的描述，哪一項是不正確的？（）A.DVFS可以有效降低系統(tǒng)的功耗，尤其是在輕負載情況下B.實現DVFS需要硬件支持和相應的軟件算法C.頻繁的電壓和頻率切換不會對系統(tǒng)性能產生負面影響D.可以根據系統(tǒng)的歷史負載情況預測未來的負載，提前進行DVFS調整9、嵌入式操作系統(tǒng)的內核同步機制用于保證多任務環(huán)境下數據的一致性和正確性。假設多個任務同時訪問共享資源。以下關于內核同步機制的描述，哪一項是錯誤的？（）A.信號量可以用于實現任務之間的互斥和同步B.互斥鎖可以保證在同一時刻只有一個任務訪問共享資源C.條件變量用于任務之間的等待和通知，通常與互斥鎖配合使用D.內核同步機制會增加系統(tǒng)的開銷，因此在實際應用中應該盡量避免使用10、在嵌入式系統(tǒng)的安全設計中，數據加密和認證是常見的手段。假設一個嵌入式設備需要保護敏感數據的傳輸和存儲。以下關于數據加密和認證的描述，哪一項是不準確的？（）A.可以使用對稱加密算法如AES對數據進行加密，加密和解密使用相同的密鑰B.非對稱加密算法如RSA常用于數字簽名和密鑰交換C.哈希函數可以用于數據完整性驗證，但不能用于加密數據D.只要對數據進行了加密，就無需進行認證操作，因為加密已經保證了數據的安全性11、嵌入式系統(tǒng)中的實時時鐘（RTC）用于提供準確的時間信息。假設一個嵌入式設備需要在斷電后仍然保持時間的準確性，以下關于實時時鐘的描述，哪一項是不準確的？（）A.實時時鐘通常由電池供電，以保證在系統(tǒng)斷電時仍能運行B.實時時鐘可以通過外部信號進行校準，提高時間的準確性C.嵌入式操作系統(tǒng)可以通過讀取實時時鐘的值來獲取當前時間D.實時時鐘的精度不受溫度和電壓等環(huán)境因素的影響12、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。假設一個便攜式嵌入式設備需要在電池供電下長時間運行。以下關于電源管理策略的描述，正確的是：（）A.讓設備始終以最高性能運行，不考慮電源消耗B.根據設備的工作狀態(tài)動態(tài)調整處理器頻率和設備功耗，在性能和電源消耗之間取得平衡C.關閉所有不必要的硬件設備，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13、嵌入式操作系統(tǒng)的內核同步機制用于保證多任務環(huán)境下的數據一致性。假設多個任務需要同時訪問共享資源。以下關于內核同步方法的描述，正確的是：（）A.不使用任何同步機制，讓任務自由競爭共享資源B.采用信號量、互斥鎖等同步機制，確保任務對共享資源的正確訪問C.同步機制會降低系統(tǒng)性能，應盡量少用D.內核同步機制對系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響14、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。假設一個便攜式嵌入式設備需要在電池供電下長時間運行，并盡可能延長電池壽命。以下關于電源管理策略的描述，正確的是：（）A.設備在空閑時進入低功耗模式，減少不必要的能耗B.始終保持設備在高性能模式，以快速完成任務，縮短工作時間來節(jié)能C.關閉所有不使用的硬件設備，即使可能會影響響應速度D.不進行電源管理，依靠大容量電池來滿足長時間運行需求15、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能農業(yè)系統(tǒng)中，需要在野外環(huán)境中長時間穩(wěn)定運行，并且能夠適應溫度、濕度等環(huán)境因素的變化。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，以下哪種硬件防護措施可能會被采??？（）A.防水防塵設計B.寬溫工作設計C.電磁屏蔽設計D.以上都是16、在嵌入式系統(tǒng)的遠程管理和監(jiān)控方面，網絡通信起著關鍵作用。假設一個分布式的嵌入式設備網絡需要進行遠程管理。以下關于遠程管理實現的描述，正確的是：（）A.建立專用的通信協(xié)議，實現高效的遠程控制和數據采集B.直接使用通用的網絡協(xié)議，不進行任何定制C.遠程管理會增加系統(tǒng)風險，應盡量避免D.嵌入式系統(tǒng)不支持遠程管理功能17、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，交叉編譯是一個重要的環(huán)節(jié)。假設需要為一個特定的嵌入式處理器開發(fā)應用程序，以下關于交叉編譯的描述，哪一項是不正確的？（）A.交叉編譯是在一種體系結構的計算機上編譯生成另一種體系結構的可執(zhí)行代碼B.交叉編譯需要特定的交叉編譯工具鏈，包括編譯器、鏈接器等C.交叉編譯生成的代碼可以直接在開發(fā)主機上運行和調試D.交叉編譯的過程需要考慮目標嵌入式系統(tǒng)的硬件特性和資源限制18、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要在資源受限的環(huán)境下運行。假設有一個嵌入式設備，其內存和處理器性能都有限，需要運行一個圖形用戶界面（GUI）應用程序。以下哪種GUI框架可能是最適合的選擇？（）A.QtB.GTK+C.MiniGUID.WindowsPresentationFoundation19、當開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能門鎖系統(tǒng)時，需要考慮到安全性和便捷性的平衡。以下哪種身份認證方式可能會被采用？（）A.指紋識別B.密碼輸入C.藍牙配對D.以上都是20、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能傳感器網絡中，節(jié)點之間需要進行低功耗、遠距離的無線通信。以下哪種無線通信技術可能是最佳選擇？（）A.ZigbeeB.Wi-FiC.BluetoothD.LoRa二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋在資源隔離和系統(tǒng)分區(qū)中的作用。2、（本題5分）解釋輕量級數據庫的選擇和優(yōu)化。3、（本題5分）簡述在嵌入式系統(tǒng)中如何進行性能測試。4、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何管理NVM的讀寫操作。5、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，如何處理系統(tǒng)的熱管理？三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用濃度波動傳感器檢測物質濃度波動。2、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現一個傳感器融合程序，綜合多個傳感器的數據。3、（本題5分）設計一個程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用顏色傳感器識別顏色。4、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現一個RTC時鐘的日歷批量修改程序。5、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個高精度傳感器驅動程序。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題