北京交通大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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

《嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用》2021-2022學(xué)年第一學(xué)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(shè)一個航空航天領(lǐng)域的嵌入式控制系統(tǒng)，一旦出現(xiàn)故障可能會導(dǎo)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(fù)雜的算法和功能，以應(yīng)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(shè)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(fù)雜性，從而提高可靠性2、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(shè)一個小型嵌入式設(shè)備需要顯示簡單的圖形界面。以下關(guān)于圖形界面選擇的描述，正確的是：（）A.使用復(fù)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(shù)據(jù)的存儲和管理至關(guān)重要。假設(shè)有一個嵌入式設(shè)備，需要頻繁地讀寫小文件，并且對存儲介質(zhì)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(shè)一個嵌入式系統(tǒng)需要運行一個復(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(nèi)核通常需要進行定制和配置。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)對安全性要求較高，需要增強內(nèi)核的安全特性。以下哪些內(nèi)核配置選項可能有助于提高安全性？（）A.啟用內(nèi)存保護機制，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.加強用戶認證和授權(quán)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(nèi)核的安全性7、嵌入式操作系統(tǒng)的可靠性設(shè)計對于關(guān)鍵應(yīng)用至關(guān)重要。假設(shè)一個用于醫(yī)療設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)。以下關(guān)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(shè)計，依靠操作系統(tǒng)的默認機制B.采用冗余設(shè)計、錯誤檢測和恢復(fù)機制，確保系統(tǒng)在故障情況下仍能正常運行C.只關(guān)注功能實現(xiàn)，忽略可靠性方面的考慮D.可靠性設(shè)計會增加系統(tǒng)成本和復(fù)雜性，應(yīng)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(diào)整（DVFS）技術(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)負載調(diào)整處理器的電壓和頻率。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的負載變化頻繁。以下關(guān)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(xiàn)DVFS需要硬件支持和相應(yīng)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(chǎn)生負面影響D.可以根據(jù)系統(tǒng)的歷史負載情況預(yù)測未來的負載，提前進行DVFS調(diào)整9、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核同步機制用于保證多任務(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)核同步機制的描述，哪一項是錯誤的？（）A.信號量可以用于實現(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)核同步機制會增加系統(tǒng)的開銷，因此在實際應(yīng)用中應(yīng)該盡量避免使用10、在嵌入式系統(tǒng)的安全設(shè)計中，數(shù)據(jù)加密和認證是常見的手段。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要保護敏感數(shù)據(jù)的傳輸和存儲。以下關(guān)于數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(shù)字簽名和密鑰交換C.哈希函數(shù)可以用于數(shù)據(jù)完整性驗證，但不能用于加密數(shù)據(jù)D.只要對數(shù)據(jù)進行了加密，就無需進行認證操作，因為加密已經(jīng)保證了數(shù)據(jù)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(shè)一個嵌入式設(shè)備需要在斷電后仍然保持時間的準確性，以下關(guān)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(dāng)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(shè)一個便攜式嵌入式設(shè)備需要在電池供電下長時間運行。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)13、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核同步機制用于保證多任務(wù)環(huán)境下的數(shù)據(jù)一致性。假設(shè)多個任務(wù)需要同時訪問共享資源。以下關(guān)于內(nèi)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(wù)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(wù)對共享資源的正確訪問C.同步機制會降低系統(tǒng)性能，應(yīng)盡量少用D.內(nèi)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(shè)一個便攜式嵌入式設(shè)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(guān)于電源管理策略的描述，正確的是：（）A.設(shè)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(shè)備在高性能模式，以快速完成任務(wù)，縮短工作時間來節(jié)能C.關(guān)閉所有不使用的硬件設(shè)備，即使可能會影響響應(yīng)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(nóng)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(yīng)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?。浚ǎ〢.防水防塵設(shè)計B.寬溫工作設(shè)計C.電磁屏蔽設(shè)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(wǎng)絡(luò)通信起著關(guān)鍵作用。假設(shè)一個分布式的嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)需要進行遠程管理。以下關(guān)于遠程管理實現(xiàn)的描述，正確的是：（）A.建立專用的通信協(xié)議，實現(xiàn)高效的遠程控制和數(shù)據(jù)采集B.直接使用通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，不進行任何定制C.遠程管理會增加系統(tǒng)風(fēng)險，應(yīng)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(shè)需要為一個特定的嵌入式處理器開發(fā)應(yīng)用程序，以下關(guān)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(jié)構(gòu)的計算機上編譯生成另一種體系結(jié)構(gòu)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(diào)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(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.WindowsPresentationFoundation19、當(dāng)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(wǎng)絡(luò)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(shù)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(shù)據(jù)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(shè)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(zhì)濃度波動。2、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)一個傳感器融合程序，綜合多個傳感器的數(shù)據(jù)。3、（本題5分）設(shè)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(xiàn)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(qū)動程序。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題