長沙師范學(xué)院《嵌入式操作系統(tǒng)》2022-2023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頁長沙師范學(xué)院

《嵌入式操作系統(tǒng)》2022-2023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、嵌入式操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)支持對于實現(xiàn)設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)功能至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要接入無線網(wǎng)絡(luò)。以下關(guān)于嵌入式網(wǎng)絡(luò)支持的描述，哪一項是不準確的？（）A.可以使用輕量級的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，如lwIP，來減少資源占用B.無線網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序需要適配不同的無線芯片和通信標準C.嵌入式操作系統(tǒng)需要提供網(wǎng)絡(luò)配置和管理的接口，方便用戶設(shè)置網(wǎng)絡(luò)參數(shù)D.所有的嵌入式操作系統(tǒng)都具備完善的網(wǎng)絡(luò)功能，無需額外的開發(fā)和配置2、對于一個資源受限的嵌入式系統(tǒng)，電源管理至關(guān)重要。假設(shè)該系統(tǒng)需要在不同的工作模式下（如全速運行、待機、休眠等）切換，以達到節(jié)能的目的。同時，要確保系統(tǒng)能夠快速從低功耗模式恢復(fù)到正常工作狀態(tài)。以下哪種電源管理策略最為有效？（）A.動態(tài)電源管理，根據(jù)系統(tǒng)負載調(diào)整電源狀態(tài)B.靜態(tài)電源管理，預(yù)設(shè)固定的電源模式C.關(guān)閉所有不必要的設(shè)備以最大程度節(jié)能D.始終保持系統(tǒng)在全速運行狀態(tài)，不進行電源管理3、當(dāng)設(shè)計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備時，需要考慮到設(shè)備的舒適性和佩戴方式。對于傳感器的選擇和布局，以下哪種方案可能是最優(yōu)的？（）A.集成式傳感器B.分布式傳感器C.柔性傳感器D.以上都有可能4、在嵌入式系統(tǒng)的能耗優(yōu)化中，除了硬件設(shè)計，操作系統(tǒng)也能發(fā)揮作用。假設(shè)一個電池供電的嵌入式設(shè)備需要延長工作時間。以下關(guān)于操作系統(tǒng)層面能耗優(yōu)化的描述，正確的是：（）A.動態(tài)調(diào)整處理器電壓和頻率，根據(jù)任務(wù)負載降低能耗B.關(guān)閉所有節(jié)能功能，以保證系統(tǒng)性能不受影響C.能耗優(yōu)化主要由硬件完成，操作系統(tǒng)作用有限D(zhuǎn).操作系統(tǒng)的能耗優(yōu)化措施對電池壽命沒有顯著影響5、在嵌入式系統(tǒng)的存儲管理中，虛擬內(nèi)存機制的應(yīng)用需要謹慎考慮。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的內(nèi)存資源有限。以下關(guān)于虛擬內(nèi)存在嵌入式系統(tǒng)中的應(yīng)用，哪一項是不正確的？（）A.虛擬內(nèi)存可以使嵌入式系統(tǒng)運行大于物理內(nèi)存的程序，但會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性B.對于實時性要求高的嵌入式系統(tǒng)，使用虛擬內(nèi)存可能導(dǎo)致不可預(yù)測的響應(yīng)時間C.如果嵌入式設(shè)備的存儲介質(zhì)讀寫速度快，可以廣泛使用虛擬內(nèi)存來擴展內(nèi)存空間D.在資源受限的嵌入式系統(tǒng)中，通常優(yōu)先考慮優(yōu)化物理內(nèi)存的使用，而不是依賴虛擬內(nèi)存6、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要與外部網(wǎng)絡(luò)進行通信。假設(shè)一個嵌入式設(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，哪一項是不正確的？（）A.可以采用TCP/IP協(xié)議棧實現(xiàn)可靠的數(shù)據(jù)傳輸，但協(xié)議棧的實現(xiàn)會占用一定的系統(tǒng)資源B.無線網(wǎng)絡(luò)的信號強度和穩(wěn)定性會影響數(shù)據(jù)傳輸?shù)馁|(zhì)量，需要進行相應(yīng)的錯誤處理和重傳機制C.為了降低功耗，在不需要通信時應(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)用層進行考慮，底層協(xié)議不需要關(guān)注7、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)核的實時性擴展是提高系統(tǒng)響應(yīng)能力的重要手段。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)需要處理對時間要求極為嚴格的任務(wù)，如工業(yè)控制中的實時閉環(huán)控制。以下哪種實時性擴展技術(shù)能夠更好地滿足這種硬實時需求？（）A.在內(nèi)核中增加搶占點，提高任務(wù)切換的及時性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.不進行實時性擴展，依靠默認的內(nèi)核配置8、在一個嵌入式操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的安全性是至關(guān)重要的。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要處理敏感信息，如金融交易數(shù)據(jù)或個人身份信息。以下哪種安全機制能夠有效地保護這些數(shù)據(jù)的機密性和完整性？（）A.數(shù)據(jù)加密技術(shù)，如AES加密B.訪問控制列表，限制對數(shù)據(jù)的訪問權(quán)限C.數(shù)字簽名技術(shù)，驗證數(shù)據(jù)的來源和完整性D.不采取任何安全措施，依靠設(shè)備的物理保護9、在嵌入式系統(tǒng)的存儲擴展中，外部存儲器如SD卡和eMMC可以提供額外的存儲空間。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要擴展存儲容量。以下關(guān)于存儲擴展的描述，哪一項是不正確的？（）A.選擇存儲設(shè)備時需要考慮容量、速度、接口類型和功耗等因素B.可以通過文件系統(tǒng)將外部存儲器與內(nèi)部存儲器統(tǒng)一管理C.存儲擴展不會對系統(tǒng)的啟動時間和運行性能產(chǎn)生影響D.在使用外部存儲器時，需要注意數(shù)據(jù)的讀寫權(quán)限和訪問控制10、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)負載動態(tài)調(diào)整電壓和頻率。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的工作負載變化較大。以下關(guān)于DVFS的描述，哪一項是不準確的？（）A.DVFS可以在系統(tǒng)負載低時降低電壓和頻率，以節(jié)省功耗B.調(diào)整電壓和頻率的過程需要一定的時間，可能會影響系統(tǒng)的實時性能C.DVFS技術(shù)需要硬件支持，同時操作系統(tǒng)需要相應(yīng)的驅(qū)動和管理策略D.為了最大限度地節(jié)省功耗，應(yīng)該始終將電壓和頻率調(diào)整到最低值11、在嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存保護機制中，虛擬內(nèi)存通常不是必需的。假設(shè)一個簡單的電子秤的嵌入式系統(tǒng)，內(nèi)存資源有限。以下關(guān)于內(nèi)存保護的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用硬件機制來實現(xiàn)內(nèi)存訪問的權(quán)限控制B.不需要復(fù)雜的內(nèi)存保護機制，因為系統(tǒng)功能簡單C.內(nèi)存保護會增加系統(tǒng)的開銷，在簡單系統(tǒng)中可以忽略D.即使是簡單系統(tǒng)，也應(yīng)該采用虛擬內(nèi)存來提高內(nèi)存管理的靈活性12、在一個嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)核的裁剪和定制是常見的操作。假設(shè)一個智能家電的控制系統(tǒng)，其功能相對簡單，不需要復(fù)雜的內(nèi)核功能，同時對系統(tǒng)的存儲空間和運行效率有較高要求。以下哪種內(nèi)核裁剪和定制的策略是最合適的？（）A.保留所有內(nèi)核功能，僅優(yōu)化內(nèi)核參數(shù)B.根據(jù)具體需求，刪除不必要的內(nèi)核模塊和功能C.只保留最基本的內(nèi)核功能，其他功能通過外部庫實現(xiàn)D.參考其他類似系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪方案，進行簡單修改13、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要在低功耗的情況下保持系統(tǒng)的運行。假設(shè)一個基于電池供電的嵌入式設(shè)備，在系統(tǒng)空閑時需要降低功耗以延長電池壽命。以下哪種技術(shù)可以有效地實現(xiàn)這一目標？（）A.動態(tài)電壓頻率調(diào)整B.關(guān)閉部分不必要的硬件設(shè)備C.進入睡眠模式D.以上都是14、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(shè)一個嵌入式系統(tǒng)在運行過程中可能會出現(xiàn)死機或程序跑飛的情況，以下關(guān)于看門狗的描述，哪一項是不準確的？（）A.看門狗需要定期被系統(tǒng)軟件“喂狗”，否則會觸發(fā)復(fù)位操作B.看門狗可以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時自動重啟系統(tǒng)，恢復(fù)正常運行C.看門狗的超時時間可以根據(jù)系統(tǒng)的需求進行設(shè)置D.一旦看門狗觸發(fā)復(fù)位操作，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息不會丟失15、當(dāng)開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的汽車電子控制系統(tǒng)時，例如發(fā)動機管理系統(tǒng)，系統(tǒng)需要在惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定運行，并且能夠快速響應(yīng)各種故障和異常情況。在這種高可靠性要求的場景下，以下哪種軟件開發(fā)方法更合適？（）A.敏捷開發(fā)方法，快速迭代和適應(yīng)變化B.瀑布開發(fā)模型，嚴格按照階段順序進行開發(fā)C.基于模型的開發(fā)方法，通過建模和仿真進行驗證D.極限編程方法，強調(diào)團隊合作和溝通16、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中，設(shè)備驅(qū)動程序的編寫是重要的一環(huán)。假設(shè)需要為一個新的傳感器編寫驅(qū)動程序。以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動的描述，哪一項是不正確的？（）A.設(shè)備驅(qū)動程序負責(zé)將硬件的操作抽象為軟件接口，供上層應(yīng)用使用B.驅(qū)動程序需要處理硬件的中斷和異常情況，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.為了提高性能，設(shè)備驅(qū)動程序應(yīng)該盡量減少與操作系統(tǒng)內(nèi)核的交互D.不同類型的設(shè)備驅(qū)動程序結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)方式完全相同，可以復(fù)用代碼17、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中，調(diào)試工具和技術(shù)起著重要作用。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)了難以復(fù)現(xiàn)的故障，需要進行有效的調(diào)試。以下哪種調(diào)試方法可能最為有用？（）A.使用在線仿真器（ICE），可以實時監(jiān)測系統(tǒng)的內(nèi)部狀態(tài)B.通過打印調(diào)試信息到串口，分析輸出結(jié)果來定位問題C.使用邏輯分析儀，捕獲硬件信號進行分析D.以上方法結(jié)合使用，根據(jù)具體情況選擇合適的調(diào)試手段18、嵌入式操作系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。假設(shè)一個工業(yè)控制系統(tǒng)需要高穩(wěn)定性和確定性的操作。以下關(guān)于工業(yè)控制中操作系統(tǒng)的特點，正確的是：（）A.具備硬實時性、高可靠性和可預(yù)測的性能B.可以容忍一定程度的延遲和不確定性C.對操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性和性能要求不高，功能實現(xiàn)為主D.工業(yè)控制中的操作系統(tǒng)與一般嵌入式系統(tǒng)相同19、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)過程中，調(diào)試工具和技術(shù)起著重要作用。假設(shè)一個復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)了運行時錯誤。以下關(guān)于調(diào)試方法的描述，哪一項是錯誤的？（）A.可以使用硬件調(diào)試器，如JTAG接口，直接訪問和控制處理器的內(nèi)部狀態(tài)B.軟件調(diào)試工具可以在代碼中插入打印語句，輸出關(guān)鍵變量的值來輔助調(diào)試C.在線仿真器可以完全模擬嵌入式系統(tǒng)的運行環(huán)境，提供最準確的調(diào)試信息D.一旦系統(tǒng)開發(fā)完成并投入使用，就不再需要調(diào)試工具和技術(shù)，因為系統(tǒng)應(yīng)該是穩(wěn)定可靠的20、嵌入式操作系統(tǒng)需要處理各種異常情況。假設(shè)一個工業(yè)自動化控制系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備在運行過程中遇到硬件故障。以下關(guān)于異常處理的策略，哪一項是不正確的？（）A.系統(tǒng)應(yīng)該能夠檢測到硬件故障，并采取相應(yīng)的恢復(fù)措施B.可以忽略一些不嚴重的硬件故障，繼續(xù)運行系統(tǒng)C.異常處理程序應(yīng)該簡潔高效，避免影響系統(tǒng)的正常運行D.一旦發(fā)生異常，系統(tǒng)應(yīng)該立即停止運行，以避免造成更大的損失二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何進行內(nèi)核的編譯和鏈接。2、（本題5分）簡述可維護性測試的內(nèi)容和評估標準。3、（本題5分）解釋視頻流的解碼、緩存和播放控制。4、（本題5分）解釋中斷嵌套的實現(xiàn)和注意事項。5、（本題5分）簡述功耗分析工具的工作原理和應(yīng)用場景。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個Zigbee協(xié)調(diào)器程序，管理Zigbee網(wǎng)絡(luò)。2、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用水質(zhì)趨勢預(yù)測傳感器預(yù)測水質(zhì)參數(shù)趨勢。3、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個Wi-Fi通信程序，連接到無線網(wǎng)絡(luò)。4、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)一個SD卡讀寫程序，存儲和讀取文件。5、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個任務(wù)刪除機制，釋放任務(wù)資源。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）以智能倉儲自