蘭州工商學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個小題，每小題1分，共25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)在與網(wǎng)絡(luò)連接時，需要考慮網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。假設(shè)一個遠程監(jiān)控設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)傳輸。以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接的描述，哪一項是不正確的？（）A.選擇穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如Wi-Fi或藍牙B.可以不考慮網(wǎng)絡(luò)信號的強度和干擾，只要能連接就行C.對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進行校驗和糾錯，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性D.建立網(wǎng)絡(luò)連接的重試機制，以應(yīng)對暫時的網(wǎng)絡(luò)故障2、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(shè)一個嵌入式系統(tǒng)的某個關(guān)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3、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4、在嵌入式系統(tǒng)的安全設(shè)計中，數(shù)據(jù)加密和認(rèn)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(rèn)證的描述，哪一項是不準(zhǔn)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(rèn)證操作，因為加密已經(jīng)保證了數(shù)據(jù)的安全性5、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.LoRa6、在嵌入式操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動程序起著重要的作用。假設(shè)要為一個新型的傳感器開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序，該傳感器具有獨特的接口和通信協(xié)議。為了確保驅(qū)動程序的高效性、穩(wěn)定性和可移植性，以下哪種開發(fā)方法和技術(shù)是最為關(guān)鍵的？（）A.直接在操作系統(tǒng)內(nèi)核中編寫驅(qū)動代碼B.使用操作系統(tǒng)提供的驅(qū)動框架和接口C.參考類似傳感器的驅(qū)動程序進行修改D.自行設(shè)計全新的驅(qū)動架構(gòu)7、在嵌入式操作系統(tǒng)中，進程間通信機制的選擇需要根據(jù)具體應(yīng)用場景來決定。假設(shè)兩個進程需要頻繁地交換大量數(shù)據(jù)，對通信效率要求很高。以下哪種進程間通信方式最為合適？（）A.管道B.消息隊列C.共享內(nèi)存D.套接字8、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要進行任務(wù)調(diào)度。假設(shè)一個智能手表的嵌入式系統(tǒng)，其中有顯示更新任務(wù)、傳感器數(shù)據(jù)采集任務(wù)和通信任務(wù)等。在這種情況下，以下哪種任務(wù)調(diào)度算法可能最適合？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法，按照任務(wù)到達的先后順序執(zhí)行B.優(yōu)先級調(diào)度算法，根據(jù)任務(wù)的重要性和緊急程度分配優(yōu)先級C.時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，每個任務(wù)輪流獲得固定的執(zhí)行時間D.隨機調(diào)度算法，隨機選擇任務(wù)執(zhí)行，以實現(xiàn)公平性9、在嵌入式系統(tǒng)中，存儲設(shè)備的選擇需要綜合考慮性能、成本和可靠性等因素。假設(shè)一個嵌入式設(shè)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(yù)算有限。以下哪種存儲設(shè)備最為適合？（）A.機械硬盤B.固態(tài)硬盤C.閃存D.光盤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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)面影響D.可以根據(jù)系統(tǒng)的歷史負(fù)載情況預(yù)測未來的負(fù)載，提前進行DVFS調(diào)整11、嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)加載程序（Bootloader）的主要功能不包括（）A.初始化硬件B.加載內(nèi)核C.運行應(yīng)用程序D.提供交互界面12、假設(shè)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(wù)和非實時任務(wù)。為了確保實時任務(wù)不受非實時任務(wù)的干擾，以下哪種內(nèi)核架構(gòu)可能是最適合的？（）A.單內(nèi)核架構(gòu)B.微內(nèi)核架構(gòu)C.宏內(nèi)核架構(gòu)D.混合內(nèi)核架構(gòu)13、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.JFFS214、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務(wù)間通信機制有多種，如信號量、消息隊列和共享內(nèi)存。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)中有多個任務(wù)需要協(xié)同工作。以下關(guān)于任務(wù)間通信的描述，哪一項是不正確的？（）A.信號量用于實現(xiàn)任務(wù)之間的同步和互斥B.消息隊列可以傳遞較大的數(shù)據(jù)量，但通信效率相對較低C.共享內(nèi)存可以提供快速的數(shù)據(jù)交換，但需要注意數(shù)據(jù)的一致性D.任務(wù)間通信機制的選擇只取決于任務(wù)的數(shù)量，與數(shù)據(jù)量和通信頻率無關(guān)15、在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)中，多任務(wù)調(diào)度是常見的需求。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要同時運行多個實時任務(wù)和非實時任務(wù)。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，哪一項是不正確的？（）A.實時任務(wù)通常具有更高的優(yōu)先級，以保證其在規(guī)定時間內(nèi)得到執(zhí)行B.非實時任務(wù)可以在實時任務(wù)空閑時獲得處理器資源C.任務(wù)調(diào)度算法只考慮任務(wù)的優(yōu)先級，不考慮任務(wù)的執(zhí)行時間和資源需求D.可以采用搶占式調(diào)度或非搶占式調(diào)度策略，根據(jù)系統(tǒng)需求進行選擇16、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17、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(rèn)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18、嵌入式操作系統(tǒng)的中斷處理機制直接影響系統(tǒng)的響應(yīng)性能。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)需要實時響應(yīng)外部中斷事件。以下關(guān)于中斷處理的描述，正確的是：（）A.中斷處理程序應(yīng)盡量短小精悍，快速完成關(guān)鍵處理，將復(fù)雜操作放入后臺任務(wù)B.中斷處理程序可以執(zhí)行長時間的復(fù)雜計算，以一次性完成所有相關(guān)處理C.忽略中斷優(yōu)先級，按照接收順序依次處理中斷D.中斷處理完全由硬件負(fù)責(zé)，操作系統(tǒng)不參與19、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.WindowsPresentationFoundation20、在嵌入式系統(tǒng)中，設(shè)備的驅(qū)動程序需要與硬件緊密配合。假設(shè)一個新的硬件設(shè)備需要集成到嵌入式系統(tǒng)中，以下關(guān)于驅(qū)動開發(fā)的步驟，正確的是：（）A.了解硬件的規(guī)格和接口，編寫驅(qū)動代碼，進行測試和調(diào)試B.直接使用現(xiàn)有的類似設(shè)備驅(qū)動程序，無需進行修改C.先進行系統(tǒng)的整體升級，然后再開發(fā)新設(shè)備的驅(qū)動D.忽略硬件特性，只關(guān)注驅(qū)動程序的功能實現(xiàn)21、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，電源管理的策略需要根據(jù)系統(tǒng)的工作模式進行調(diào)整。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備有正常工作模式和低功耗模式。以下關(guān)于電源管理模式切換的描述，正確的是：（）A.根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載和任務(wù)需求，自動在不同模式之間切換B.由用戶手動選擇電源管理模式，以適應(yīng)不同的使用場景C.系統(tǒng)始終保持在正常工作模式，以保證性能不受影響D.低功耗模式只在電池電量低于一定閾值時啟用22、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(fù)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23、在一個嵌入式語音識別系統(tǒng)中，如智能語音助手，需要在有限的計算資源下實現(xiàn)高效的語音識別功能。為了降低計算復(fù)雜度，以下哪種語音特征提取方法可能會被采用？（）A.梅爾頻率倒譜系數(shù)B.線性預(yù)測編碼C.感知線性預(yù)測D.以上都是24、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能倉儲系統(tǒng)中，需要對大量的貨物信息進行實時采集和處理。為了提高數(shù)據(jù)采集的效率和準(zhǔn)確性，以下哪種數(shù)據(jù)采集技術(shù)可能會被使用？（）A.條碼掃描B.RFIDC.圖像識別D.以上都是25、在嵌入式操作系統(tǒng)中，以下哪種內(nèi)存分配方式速度較快但容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片？（）A.動態(tài)分配B.靜態(tài)分配C.堆分配D.棧分配二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋內(nèi)核裁剪的原則和方法。2、（本題5分）解釋圖像縮放和適配策略。3、（本題5分）解釋如何確保嵌入式系統(tǒng)在不同配置下的正常運行。4、（本題5分）什么是內(nèi)核對象？舉例說明。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)阻塞和喚醒程序。2、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個LoRaWAN終端設(shè)備程序，發(fā)送數(shù)據(jù)到服務(wù)器。3、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個液位傳感器的驅(qū)動程序。4、（本題5分）創(chuàng)建一個任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個二氧化硫傳感器檢測二氧化硫濃度。5、（本題5分）設(shè)計一個程序，通過ADC讀取模擬電壓值并在數(shù)碼管上顯示。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題