成都大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》2021-2022學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)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)常常需要與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸大量數(shù)據(jù)。以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)通信的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以采用TCP/IP協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸，但協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)會(huì)占用一定的系統(tǒng)資源B.無線網(wǎng)絡(luò)的信號(hào)強(qiáng)度和穩(wěn)定性會(huì)影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，需要進(jìn)行相應(yīng)的錯(cuò)誤處理和重傳機(jī)制C.為了降低功耗，在不需要通信時(shí)應(yīng)關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)接口，而不是保持連接狀態(tài)D.網(wǎng)絡(luò)通信的安全性只需要在應(yīng)用層進(jìn)行考慮，底層協(xié)議不需要關(guān)注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(gè)嵌入式應(yīng)用程序需要同時(shí)執(zhí)行多個(gè)并發(fā)任務(wù)，以下關(guān)于多線程編程的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)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(jìn)行數(shù)據(jù)交換C.多線程編程比多進(jìn)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(hào)量和互斥鎖來實(shí)現(xiàn)，不需要考慮其他因素3、在嵌入式系統(tǒng)中，電源管理對(duì)于延長設(shè)備的電池壽命非常重要。假設(shè)一個(gè)便攜式嵌入式設(shè)備需要在不同的工作模式下保持低功耗。以下關(guān)于電源管理的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以通過動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器的頻率和電壓來降低功耗B.設(shè)備在待機(jī)模式下應(yīng)關(guān)閉不必要的硬件模塊以節(jié)省電量C.電源管理策略只需要考慮硬件的功耗特性，與軟件的運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)D.采用智能電源管理算法可以根據(jù)設(shè)備的使用情況自動(dòng)調(diào)整電源模式4、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要手段。假設(shè)一個(gè)嵌入式應(yīng)用程序運(yùn)行速度較慢。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以通過算法改進(jìn)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化來提高程序的執(zhí)行效率B.減少函數(shù)調(diào)用的開銷和避免不必要的內(nèi)存分配可以提升性能C.代碼優(yōu)化只需要關(guān)注程序的執(zhí)行速度，無需考慮代碼的可讀性和可維護(hù)性D.針對(duì)特定的硬件架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，如利用指令集的特性，可以顯著提高性能5、當(dāng)一個(gè)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(qiáng)電磁干擾，以下哪種硬件選型和防護(hù)措施能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行？（）A.選擇工業(yè)級(jí)芯片，并采用屏蔽和濾波技術(shù)B.使用消費(fèi)級(jí)芯片，依靠軟件進(jìn)行錯(cuò)誤檢測和恢復(fù)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(yīng)惡劣環(huán)境6、嵌入式操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)通常需要支持掉電保護(hù)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備在寫入文件時(shí)突然掉電。以下關(guān)于掉電保護(hù)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以采用日志文件系統(tǒng)來記錄文件操作的過程，以便在掉電后恢復(fù)B.掉電保護(hù)機(jī)制需要硬件提供電源備份或者電容儲(chǔ)能C.文件系統(tǒng)的緩存管理對(duì)于掉電保護(hù)至關(guān)重要，應(yīng)及時(shí)將緩存數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)介質(zhì)D.一旦發(fā)生掉電，文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)必然會(huì)丟失，無法恢復(fù)7、在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）的應(yīng)用非常廣泛。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要根據(jù)精確的時(shí)間進(jìn)行定時(shí)操作和事件觸發(fā)。為了保證時(shí)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(shí)間C.依靠軟件模擬RTC功能D.不使用實(shí)時(shí)時(shí)鐘，根據(jù)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)間計(jì)算8、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)核的實(shí)時(shí)性擴(kuò)展是提高系統(tǒng)響應(yīng)能力的重要手段。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要處理對(duì)時(shí)間要求極為嚴(yán)格的任務(wù)，如工業(yè)控制中的實(shí)時(shí)閉環(huán)控制。以下哪種實(shí)時(shí)性擴(kuò)展技術(shù)能夠更好地滿足這種硬實(shí)時(shí)需求？（）A.在內(nèi)核中增加搶占點(diǎn)，提高任務(wù)切換的及時(shí)性B.采用微內(nèi)核架構(gòu)，減小內(nèi)核的體積和復(fù)雜性C.優(yōu)化內(nèi)核的調(diào)度算法，提高任務(wù)調(diào)度的效率D.不進(jìn)行實(shí)時(shí)性擴(kuò)展，依靠默認(rèn)的內(nèi)核配置9、假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要運(yùn)行一個(gè)復(fù)雜的圖形用戶界面（GUI），例如智能手表的操作界面，對(duì)界面的響應(yīng)速度和資源占用有嚴(yán)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(qiáng)大但資源消耗較大B.MiniGUI框架，輕量級(jí)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10、當(dāng)一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)需要與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，例如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上傳數(shù)據(jù)到云服務(wù)器，在網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定或帶寬有限的情況下，以下哪種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和技術(shù)更適合保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸？（）A.TCP協(xié)議，提供可靠的面向連接的傳輸B.UDP協(xié)議，快速但不可靠的傳輸C.HTTP協(xié)議，基于請(qǐng)求-響應(yīng)模式D.MQTT協(xié)議，專為低帶寬和不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)11、當(dāng)為一個(gè)嵌入式設(shè)備開發(fā)圖形用戶界面（GUI）時(shí)，需要考慮界面的簡潔性、響應(yīng)速度和資源消耗。假設(shè)該設(shè)備的屏幕尺寸較小，處理能力有限。以下哪種GUI框架和技術(shù)最為合適？（）A.QtB.GTK+C.MicroWindowsD.自行開發(fā)簡單的圖形庫12、對(duì)于一個(gè)運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的醫(yī)療設(shè)備，例如便攜式心電圖監(jiān)測儀，數(shù)據(jù)的安全性和可靠性至關(guān)重要。設(shè)備需要在掉電或系統(tǒng)故障的情況下，仍然能夠保證關(guān)鍵數(shù)據(jù)不丟失。以下哪種技術(shù)或方法能夠更好地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的保護(hù)和恢復(fù)？（）A.定期將數(shù)據(jù)備份到外部存儲(chǔ)設(shè)備B.使用電池支持的緩存來保存關(guān)鍵數(shù)據(jù)C.采用具有掉電保護(hù)功能的存儲(chǔ)芯片D.在軟件中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)加密13、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)境下的數(shù)據(jù)一致性。假設(shè)多個(gè)任務(wù)需要同時(shí)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(jī)制，讓任務(wù)自由競爭共享資源B.采用信號(hào)量、互斥鎖等同步機(jī)制，確保任務(wù)對(duì)共享資源的正確訪問C.同步機(jī)制會(huì)降低系統(tǒng)性能，應(yīng)盡量少用D.內(nèi)核同步機(jī)制對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響14、對(duì)于一個(gè)運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居網(wǎng)關(guān)，需要同時(shí)連接多種不同類型的智能設(shè)備，如智能燈泡、智能插座和智能門鎖等，并實(shí)現(xiàn)它們之間的互聯(lián)互通和協(xié)同工作。以下哪種通信協(xié)議和技術(shù)更適合構(gòu)建這樣的智能家居網(wǎng)絡(luò)？（）A.Zigbee協(xié)議，低功耗、短距離通信B.Wi-Fi協(xié)議，高速、長距離通信C.Bluetooth協(xié)議，適用于個(gè)人設(shè)備連接D.以太網(wǎng)協(xié)議，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡(luò)通信15、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動(dòng)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(gè)嵌入式設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)需要加載多個(gè)模塊和配置文件。以下關(guān)于啟動(dòng)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(shí)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(chǔ)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(dòng)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)化二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋如何確保嵌入式系統(tǒng)在不同環(huán)境下的兼容性。2、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的看門狗復(fù)位（WatchdogReset）？3、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的多媒體測試？4、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何使用設(shè)備樹描述硬件信息。三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）探討嵌入式操作系統(tǒng)在通信設(shè)備光模塊中的重要性。分析其在光信號(hào)發(fā)射、接收和處理中的作用，以及對(duì)性能和穩(wěn)定性的要求。2、（本題5分）論述嵌入式操作系統(tǒng)在智能紅外傳感器中的重要性。智能紅外傳感器需要實(shí)時(shí)監(jiān)測物體的紅外輻射，嵌入式操作系統(tǒng)如何保障其性能和可靠性？包括傳感器數(shù)據(jù)處理、通信等方面。3、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中的應(yīng)用及優(yōu)勢。智能環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)監(jiān)測環(huán)境參數(shù)，嵌入式操作系統(tǒng)如何保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性？包括傳感器數(shù)據(jù)采集、通信等方面。4、（本題5分）以一款智能投影儀為例，分析嵌入式操作系統(tǒng)在其中的作用，包括圖像處理、多媒體播放、遠(yuǎn)程控制等方面，討論其在娛樂領(lǐng)域的應(yīng)用。5、（本題5分）結(jié)合實(shí)際案例，分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能門鎖等智能家居安全設(shè)備中的應(yīng)用。討論其在安全認(rèn)證、訪問控制、報(bào)警通知等方面的功