華東師范大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》2022-2023學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密自覺(jué)遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無(wú)效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)華東師范大學(xué)

《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》2022-2023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)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20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、嵌入式系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備進(jìn)行交互。假設(shè)需要為一個(gè)新的傳感器開(kāi)發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)的步驟，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.了解傳感器的硬件接口和通信協(xié)議B.編寫(xiě)初始化代碼、數(shù)據(jù)讀寫(xiě)代碼和中斷處理代碼C.將設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序編譯為獨(dú)立的可執(zhí)行文件，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)加載D.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序不需要考慮操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理和任務(wù)調(diào)度機(jī)制2、對(duì)于一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，例如工業(yè)自動(dòng)化中的機(jī)器人手臂控制，系統(tǒng)需要對(duì)外部輸入的信號(hào)做出快速且準(zhǔn)確的響應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間要求在毫秒級(jí)別。同時(shí)，系統(tǒng)還需要保證任務(wù)執(zhí)行的確定性和可預(yù)測(cè)性。以下哪種調(diào)度算法更能滿足這種實(shí)時(shí)性和確定性的要求？（）A.先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，根據(jù)任務(wù)的緊急程度分配優(yōu)先級(jí)C.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法D.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法3、假設(shè)在一個(gè)嵌入式智能家居網(wǎng)關(guān)中，需要同時(shí)連接多種智能家居設(shè)備，并實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的控制和管理。對(duì)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)和集成，以下哪種方法可能會(huì)更有效？（）A.自行編寫(xiě)驅(qū)動(dòng)B.使用開(kāi)源驅(qū)動(dòng)C.基于驅(qū)動(dòng)框架開(kāi)發(fā)D.以上都有可能4、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常需要進(jìn)行定制和配置。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)對(duì)安全性要求較高，需要增強(qiáng)內(nèi)核的安全特性。以下哪些內(nèi)核配置選項(xiàng)可能有助于提高安全性？（）A.啟用內(nèi)存保護(hù)機(jī)制，防止非法訪問(wèn)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(qiáng)用戶認(rèn)證和授權(quán)機(jī)制，限制對(duì)系統(tǒng)資源的訪問(wèn)D.以上選項(xiàng)都可以增強(qiáng)嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核的安全性5、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開(kāi)發(fā)中，代碼的可移植性是一個(gè)重要的考慮因素。假設(shè)要將一個(gè)在一種嵌入式平臺(tái)上開(kāi)發(fā)的軟件移植到另一個(gè)不同架構(gòu)的平臺(tái)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(tái)的編程語(yǔ)言和庫(kù)B.針對(duì)新平臺(tái)重新編寫(xiě)全部代碼C.盡量使用平臺(tái)相關(guān)的特性D.不考慮可移植性，只在原平臺(tái)上運(yùn)行6、嵌入式操作系統(tǒng)中的引導(dǎo)加載程序（Bootloader）負(fù)責(zé)啟動(dòng)系統(tǒng)。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的Bootloader出現(xiàn)故障。以下關(guān)于Bootloader的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.Bootloader可以從多種存儲(chǔ)介質(zhì)中加載操作系統(tǒng)內(nèi)核B.可以對(duì)Bootloader進(jìn)行定制，以滿足特定的硬件和系統(tǒng)需求C.Bootloader的故障只能通過(guò)重新燒寫(xiě)固件來(lái)解決，無(wú)法通過(guò)軟件修復(fù)D.良好的Bootloader設(shè)計(jì)應(yīng)該具有錯(cuò)誤恢復(fù)和升級(jí)功能7、在嵌入式系統(tǒng)的圖形界面開(kāi)發(fā)中，資源的有效利用很關(guān)鍵。假設(shè)一個(gè)車載導(dǎo)航系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備，其屏幕分辨率有限。以下關(guān)于圖形界面設(shè)計(jì)的考慮，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.使用簡(jiǎn)潔的圖形元素和圖標(biāo)，減少資源占用B.優(yōu)化圖形的繪制算法，提高界面的刷新速度C.可以使用高分辨率的圖片，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行縮放適配D.考慮用戶的操作習(xí)慣，設(shè)計(jì)直觀易用的界面布局8、在嵌入式操作系統(tǒng)中，代碼的優(yōu)化對(duì)于提高系統(tǒng)性能至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)關(guān)鍵函數(shù)需要在有限的時(shí)間內(nèi)完成大量計(jì)算，為了提高其執(zhí)行效率，以下哪種優(yōu)化方法最為有效？（）A.算法改進(jìn)B.代碼向量化C.減少函數(shù)調(diào)用D.以上方法綜合運(yùn)用9、對(duì)于一個(gè)運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的智能醫(yī)療設(shè)備，例如血糖儀，需要與其他醫(yī)療設(shè)備或醫(yī)院信息系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互和集成。以下哪種數(shù)據(jù)接口和標(biāo)準(zhǔn)更適合這種醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用？（）A.USB接口，通用的數(shù)據(jù)傳輸接口B.藍(lán)牙低能耗（BLE）接口，低功耗短距離通信C.HL7標(biāo)準(zhǔn)，醫(yī)療領(lǐng)域的信息交換標(biāo)準(zhǔn)D.自定義的私有接口和數(shù)據(jù)格式10、在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)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(gè)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(huì)導(dǎo)致嚴(yán)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(duì)各種可能的情況B.進(jìn)行大量的功能測(cè)試，但不進(jìn)行壓力測(cè)試C.采用冗余設(shè)計(jì)，如硬件冗余和軟件容錯(cuò)機(jī)制D.減少系統(tǒng)的功能，降低復(fù)雜性，從而提高可靠性11、嵌入式系統(tǒng)中的引導(dǎo)加載程序（Bootloader）負(fù)責(zé)系統(tǒng)的初始化和啟動(dòng)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備的存儲(chǔ)介質(zhì)上有多個(gè)操作系統(tǒng)映像，以下關(guān)于引導(dǎo)加載程序的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.引導(dǎo)加載程序可以選擇加載不同的操作系統(tǒng)映像B.引導(dǎo)加載程序需要對(duì)硬件進(jìn)行初步的初始化，為操作系統(tǒng)的運(yùn)行創(chuàng)造條件C.引導(dǎo)加載程序的代碼通常存儲(chǔ)在只讀存儲(chǔ)器（ROM）中，不可修改D.引導(dǎo)加載程序可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行更新和升級(jí)12、嵌入式操作系統(tǒng)通常需要在資源受限的環(huán)境中運(yùn)行。假設(shè)一個(gè)智能家居控制器的嵌入式系統(tǒng)，其內(nèi)存和處理能力有限。在這種情況下，對(duì)于系統(tǒng)的內(nèi)存管理，以下哪種策略是最為重要的？（）A.使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，以靈活滿足不同任務(wù)的需求B.采用靜態(tài)內(nèi)存分配，避免內(nèi)存碎片和分配開(kāi)銷C.依賴虛擬內(nèi)存機(jī)制，擴(kuò)展系統(tǒng)的可用內(nèi)存D.不進(jìn)行內(nèi)存管理，讓?xiě)?yīng)用程序自行處理內(nèi)存13、在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，對(duì)于實(shí)時(shí)性要求極高的任務(wù)，通常采用硬實(shí)時(shí)的處理方式。假設(shè)一個(gè)嵌入式控制系統(tǒng)需要在特定的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)關(guān)鍵設(shè)備的控制操作。以下關(guān)于硬實(shí)時(shí)任務(wù)的描述，正確的是：（）A.硬實(shí)時(shí)任務(wù)必須在規(guī)定的截止時(shí)間之前完成，否則會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重后果B.即使系統(tǒng)資源緊張，硬實(shí)時(shí)任務(wù)也能優(yōu)先獲得所需的資源C.硬實(shí)時(shí)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間可以有一定的彈性，只要在大致范圍內(nèi)完成即可D.硬實(shí)時(shí)任務(wù)可以被其他高優(yōu)先級(jí)的非實(shí)時(shí)任務(wù)中斷14、假設(shè)在一個(gè)嵌入式醫(yī)療設(shè)備中，操作系統(tǒng)需要支持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，并且對(duì)功耗有嚴(yán)格的限制。在這種情況下，對(duì)于設(shè)備中的各種外部設(shè)備，如傳感器、顯示屏和通信模塊，以下哪種電源管理策略能夠在保證設(shè)備正常工作的同時(shí)最大程度地降低功耗？（）A.動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整B.定時(shí)關(guān)閉未使用設(shè)備C.深度睡眠模式D.以上都是15、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中，IPv6協(xié)議逐漸得到廣泛應(yīng)用。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要接入IPv6網(wǎng)絡(luò)。以下關(guān)于IPv6的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.IPv6提供了更大的地址空間，解決了IPv4地址不足的問(wèn)題B.IPv6的包頭結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，提高了數(shù)據(jù)包的處理效率C.嵌入式系統(tǒng)從IPv4遷移到IPv6非常簡(jiǎn)單，不需要對(duì)軟件和硬件進(jìn)行任何修改D.IPv6支持更多的安全特性和服務(wù)質(zhì)量（QoS）機(jī)制16、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動(dòng)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(gè)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(dòng)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(dòng)態(tài)調(diào)整處理器的工作頻率和電壓B.關(guān)閉暫時(shí)不使用的硬件設(shè)備，以降低功耗C.動(dòng)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17、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(guò)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(guò)信號(hào)量和互斥鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)，不需要考慮其他因素18、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開(kāi)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)嵌入式音頻處理系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)處理大量的音頻數(shù)據(jù)。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的方法，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.減少函數(shù)調(diào)用的層次，提高代碼執(zhí)行效率B.使用復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)提高代碼的可讀性，而不考慮性能C.優(yōu)化算法，減少不必要的計(jì)算和重復(fù)操作D.利用硬件特性，如特定的指令集和寄存器，進(jìn)行優(yōu)化19、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門(mén)狗（Watchdog）機(jī)制用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)死機(jī)。以下關(guān)于看門(mén)狗的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.看門(mén)狗定時(shí)器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未被刷新，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)復(fù)位B.可以通過(guò)軟件編程設(shè)置看門(mén)狗的超時(shí)時(shí)間和復(fù)位策略C.看門(mén)狗機(jī)制只能用于檢測(cè)軟件故障，對(duì)硬件故障無(wú)效D.合理使用看門(mén)狗可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性20、在嵌入式系統(tǒng)的圖形顯示中，F(xiàn)ramebuffer是一種常用的機(jī)制。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要在屏幕上顯示圖像和文字，以下關(guān)于Framebuffer的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.Framebuffer是一塊內(nèi)存區(qū)域，用于存儲(chǔ)屏幕的圖像數(shù)據(jù)B.應(yīng)用程序可以直接對(duì)Framebuffer進(jìn)行讀寫(xiě)操作，實(shí)現(xiàn)圖形顯示C.Framebuffer的大小和顏色深度由硬件決定，不可更改D.通過(guò)對(duì)Framebuffer的操作，可以實(shí)現(xiàn)各種圖形效果和動(dòng)畫(huà)二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何確保內(nèi)存訪問(wèn)的順序性。2、（本題5分）簡(jiǎn)述資源仲裁和共享機(jī)制的實(shí)現(xiàn)。3、（本題5分）簡(jiǎn)述如何在嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)行高效的視頻流處理？4、（本題5分）解釋視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)和參數(shù)優(yōu)化。5、（本題5分）解釋檢測(cè)代碼缺陷和潛在錯(cuò)誤。三、編程題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫(xiě)一個(gè)觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序，獲取觸摸坐標(biāo)。2、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，通過(guò)嵌入式操作系統(tǒng)控制一個(gè)乙醇傳感器檢測(cè)乙醇濃度。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用照度變化率傳感器檢測(cè)光照度變化率。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用流量趨勢(shì)預(yù)測(cè)傳感器預(yù)測(cè)液體流量趨勢(shì)。5、（本題5分）編寫(xiě)代碼，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的電子羅盤(pán)驅(qū)動(dòng)程序。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分