湖南文理學院《嵌入式系統(tǒng)及應用》2022-2023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(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁湖南文理學院

《嵌入式系統(tǒng)及應用》2022-2023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2分，共40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)中，存儲設備的選擇需要綜合考慮性能、成本和可靠性等因素。假設一個嵌入式設備需要頻繁讀寫數(shù)據(jù)，對存儲速度有較高要求，但成本預算有限。以下哪種存儲設備最為適合？（）A.機械硬盤B.固態(tài)硬盤C.閃存D.光盤2、當一個嵌入式操作系統(tǒng)需要支持實時多媒體處理，例如在移動設備上進行高清視頻播放和錄制，對系統(tǒng)的處理能力和實時性有很高的要求。以下哪種硬件架構和技術的組合能夠更好地滿足這種需求？（）A.單核處理器搭配高速緩存B.多核處理器并采用并行處理技術C.專用的多媒體處理芯片D.降低系統(tǒng)時鐘頻率以減少功耗3、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門狗（Watchdog）機制用于監(jiān)測系統(tǒng)的運行狀態(tài)。假設一個嵌入式系統(tǒng)在運行過程中出現(xiàn)死機。以下關于看門狗的描述，哪一項是不正確的？（）A.看門狗定時器在規(guī)定時間內(nèi)未被刷新，系統(tǒng)會自動復位B.可以通過軟件編程設置看門狗的超時時間和復位策略C.看門狗機制只能用于檢測軟件故障，對硬件故障無效D.合理使用看門狗可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性4、在嵌入式操作系統(tǒng)的任務調(diào)度中，優(yōu)先級調(diào)度是一種常見的策略?？紤]一個包含多個實時任務和非實時任務的嵌入式系統(tǒng)，實時任務具有較高的優(yōu)先級。如果一個非實時任務正在執(zhí)行，此時一個高優(yōu)先級的實時任務就緒，會發(fā)生什么情況？（）A.立即切換到實時任務執(zhí)行B.等待非實時任務完成后再切換C.按照一定的時間片輪轉切換D.由用戶決定是否切換5、當開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的實時控制系統(tǒng)時，對任務的調(diào)度要求非常嚴格。假設系統(tǒng)中有多個關鍵任務和非關鍵任務，關鍵任務需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成執(zhí)行，以確保系統(tǒng)的正常運行。在這種情況下，以下哪種任務調(diào)度算法能夠最好地滿足實時性要求？（）A.先來先服務調(diào)度算法B.優(yōu)先級調(diào)度算法C.時間片輪轉調(diào)度算法D.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法6、在嵌入式操作系統(tǒng)中，設備驅動程序起著重要作用。假設一個嵌入式系統(tǒng)中需要連接一個新型的傳感器，該傳感器具有獨特的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。為了使操作系統(tǒng)能夠正確地與該傳感器進行交互，以下哪種方式開發(fā)設備驅動程序更為高效和可靠？（）A.直接在操作系統(tǒng)內(nèi)核中編寫驅動程序，以獲得最高的性能和訪問權限B.使用用戶空間的庫函數(shù)來模擬驅動程序的功能C.基于現(xiàn)有的類似傳感器的驅動程序進行修改和適配D.購買第三方提供的通用驅動程序，不進行任何定制開發(fā)7、嵌入式操作系統(tǒng)的移植是將其應用于不同硬件平臺的過程。假設需要將一個嵌入式操作系統(tǒng)移植到新的處理器架構上。以下關于移植的描述，哪一項是不正確的？（）A.需要修改操作系統(tǒng)與硬件相關的部分，如驅動程序和中斷處理B.不同的處理器架構可能需要重新編譯操作系統(tǒng)的內(nèi)核C.移植過程中只需要關注硬件的差異，操作系統(tǒng)的功能和接口不需要改變D.充分的測試和驗證是確保移植成功的關鍵步驟8、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，代碼的可移植性是一個重要的考慮因素。假設要將一個在一種嵌入式平臺上開發(fā)的軟件移植到另一個不同架構的平臺上，為了減少移植的工作量，以下哪種方法最為有效？（）A.使用跨平臺的編程語言和庫B.針對新平臺重新編寫全部代碼C.盡量使用平臺相關的特性D.不考慮可移植性，只在原平臺上運行9、在一個嵌入式音頻處理系統(tǒng)中，如數(shù)字音頻播放器，需要對音頻信號進行高質量的處理和輸出。為了實現(xiàn)低失真和高保真的音頻效果，以下哪種音頻處理技術可能會被使用？（）A.數(shù)字信號處理算法B.音頻編碼和解碼C.音頻均衡和濾波D.以上都是10、在嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要環(huán)節(jié)。假設一個嵌入式系統(tǒng)的某個關鍵函數(shù)執(zhí)行效率較低，需要進行優(yōu)化。以下哪種優(yōu)化方法在不影響功能的前提下能夠最大程度地提高性能？（）A.減少函數(shù)的參數(shù)數(shù)量B.使用更高效的算法重新實現(xiàn)函數(shù)C.減少函數(shù)內(nèi)部的條件判斷D.增加函數(shù)的代碼注釋以提高可讀性11、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(xiàn)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12、在嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘（RTC）的應用非常廣泛。假設一個嵌入式設備需要根據(jù)精確的時間進行定時操作和事件觸發(fā)。為了保證時間的準確性和穩(wěn)定性，以下哪種實現(xiàn)方式最為合適？（）A.使用內(nèi)置的RTC模塊B.通過網(wǎng)絡獲取時間C.依靠軟件模擬RTC功能D.不使用實時時鐘，根據(jù)系統(tǒng)啟動時間計算13、在一個嵌入式工業(yè)監(jiān)測系統(tǒng)中，如化工廠的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，需要對多種環(huán)境參數(shù)進行實時監(jiān)測和預警。為了提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，以下哪種容錯和故障診斷技術可能會被應用？（）A.傳感器冗余B.自診斷算法C.故障預警機制D.以上都是14、嵌入式操作系統(tǒng)在智能家居領域的應用越來越廣泛。假設一個智能家居控制器需要運行嵌入式操作系統(tǒng)。以下關于智能家居中操作系統(tǒng)的需求，正確的是：（）A.低功耗、實時響應和與多種傳感器的良好兼容性是重要考慮因素B.可以使用通用的商業(yè)操作系統(tǒng)，無需針對智能家居進行優(yōu)化C.對操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信能力要求不高，重點在于本地控制D.智能家居中的操作系統(tǒng)與其他嵌入式應用沒有區(qū)別15、在嵌入式系統(tǒng)的傳感器數(shù)據(jù)采集過程中，需要進行數(shù)據(jù)濾波和校準。假設一個嵌入式設備采集的傳感器數(shù)據(jù)存在噪聲和偏差。以下關于數(shù)據(jù)處理的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以采用均值濾波、中值濾波等方法去除數(shù)據(jù)中的噪聲B.通過校準可以修正傳感器的測量偏差，提高數(shù)據(jù)的準確性C.數(shù)據(jù)濾波和校準會增加系統(tǒng)的計算負擔，應盡量避免使用D.可以根據(jù)傳感器的特性和應用需求選擇合適的數(shù)據(jù)處理方法16、嵌入式操作系統(tǒng)中的定時器是常用的功能模塊。假設一個嵌入式系統(tǒng)需要實現(xiàn)精確的定時功能。以下關于定時器的描述，正確的是：（）A.可以通過軟件定時器實現(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)來設置定時時間D.以上描述都是關于嵌入式操作系統(tǒng)中定時器的正確特點17、在嵌入式系統(tǒng)的存儲擴展中，SD卡是一種常見的存儲設備。假設一個嵌入式設備需要使用SD卡來存儲大量的數(shù)據(jù)，以下關于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)需要提供相應的驅動程序來支持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18、假設在一個嵌入式工業(yè)控制器中，需要同時運行多個實時任務和非實時任務。為了確保實時任務不受非實時任務的干擾，以下哪種內(nèi)核架構可能是最適合的？（）A.單內(nèi)核架構B.微內(nèi)核架構C.宏內(nèi)核架構D.混合內(nèi)核架構19、嵌入式操作系統(tǒng)的任務間通信機制除了消息隊列，還有共享內(nèi)存等方式。假設一個嵌入式系統(tǒng)需要在多個任務之間高效地共享大量數(shù)據(jù)。以下關于共享內(nèi)存的描述，哪一項是不正確的？（）A.共享內(nèi)存可以提供快速的數(shù)據(jù)交換，但需要同步機制來保證數(shù)據(jù)的一致性B.多個任務可以同時訪問共享內(nèi)存區(qū)域，提高了數(shù)據(jù)訪問的效率C.共享內(nèi)存的分配和釋放由操作系統(tǒng)自動管理，任務無需關心D.共享內(nèi)存的使用需要謹慎，避免出現(xiàn)內(nèi)存泄漏和數(shù)據(jù)競爭等問題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致的系統(tǒng)崩潰。假設一個應用程序出現(xiàn)了內(nèi)存訪問越界的錯誤。以下關于內(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，對應用程序不起作用二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）解釋時鐘源選擇和時鐘同步協(xié)議。2、（本題5分）解釋中斷嵌套的實現(xiàn)和注意事項。3、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)調(diào)用機制是怎樣的？三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，控制步進電機的正反轉和轉速。2、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用風速波動傳感器檢測風速波動。3、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)一個RTC時鐘的時鐘漂移補償程序。4、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個UART通信程序，支持多字節(jié)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。5、（本題5分）設計一個