山西醫(yī)科大學晉祠學院《嵌入式系統(tǒng)課程設計》2023-2024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…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁山西醫(yī)科大學晉祠學院

《嵌入式系統(tǒng)課程設計》2023-2024學年第一學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、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)的內核同步機制用于保證多任務環(huán)境下的數(shù)據(jù)一致性。假設多個任務需要同時訪問共享資源。以下關于內核同步方法的描述，正確的是：（）A.不使用任何同步機制，讓任務自由競爭共享資源B.采用信號量、互斥鎖等同步機制，確保任務對共享資源的正確訪問C.同步機制會降低系統(tǒng)性能，應盡量少用D.內核同步機制對系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響2、嵌入式系統(tǒng)的可靠性設計是確保系統(tǒng)在各種惡劣環(huán)境下正常運行的關鍵。假設一個嵌入式設備將用于高溫、高濕度和強電磁干擾的環(huán)境中，為了提高系統(tǒng)的可靠性，以下哪種措施最為重要？（）A.采用冗余設計B.加強電磁屏蔽C.進行嚴格的測試D.選擇高質量的元器件3、在嵌入式操作系統(tǒng)中，以下哪種同步機制可以用于實現(xiàn)多個線程對共享資源的互斥訪問？（）A.互斥鎖B.條件變量C.自旋鎖D.以上都是4、在嵌入式系統(tǒng)的可靠性測試中，壓力測試是一種常用的方法。假設一個嵌入式設備需要在高負載和惡劣環(huán)境下長時間穩(wěn)定運行，以下關于壓力測試的描述，哪一項是不正確的？（）A.壓力測試可以模擬系統(tǒng)在極端情況下的工作狀態(tài)，檢測潛在的故障B.壓力測試需要對系統(tǒng)的硬件、軟件和環(huán)境進行綜合考慮C.壓力測試只需要關注系統(tǒng)的性能指標，不需要考慮功能的正確性D.壓力測試的結果可以為系統(tǒng)的優(yōu)化和改進提供依據(jù)5、對于一個運行嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居網(wǎng)關，需要同時連接多種不同類型的智能設備，如智能燈泡、智能插座和智能門鎖等，并實現(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)議和技術更適合構建這樣的智能家居網(wǎng)絡？（）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，適用于個人設備連接D.以太網(wǎng)協(xié)議，傳統(tǒng)的有線網(wǎng)絡通信6、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的汽車電子系統(tǒng)中，需要處理來自多個傳感器的實時數(shù)據(jù)，并進行快速的數(shù)據(jù)分析和決策。例如，在自動駕駛場景中，需要對攝像頭、雷達和激光雷達的數(shù)據(jù)進行融合和處理。為了實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)處理和傳輸，以下哪種通信機制可能是最優(yōu)選擇？（）A.串行通信B.并行通信C.藍牙通信D.以太網(wǎng)通信7、假設一個嵌入式系統(tǒng)需要運行一個復雜的圖形用戶界面（GUI），例如智能手表的操作界面，對界面的響應速度和資源占用有嚴格要求。以下哪種GUI框架和技術更適合這種嵌入式應用？（）A.Qt框架，功能強大但資源消耗較大B.MiniGUI框架，輕量級且適合嵌入式環(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8、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動態(tài)電源管理（DPM）技術可以有效地降低系統(tǒng)功耗。假設一個嵌入式設備在不同的工作模式下有不同的功耗需求，以下關于動態(tài)電源管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.根據(jù)系統(tǒng)的負載情況動態(tài)調整處理器的工作頻率和電壓B.關閉暫時不使用的硬件設備，以降低功耗C.動態(tài)電源管理可以完全消除系統(tǒng)的功耗，實現(xiàn)零功耗運行D.需要在功耗降低和系統(tǒng)性能之間進行平衡9、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，內存管理是一個重要的環(huán)節(jié)。假設一個嵌入式設備需要同時運行多個應用程序，且內存資源有限。以下關于內存管理策略的描述，哪一項是錯誤的？（）A.固定分區(qū)內存管理將內存劃分為固定大小的分區(qū)，每個應用程序分配一個分區(qū)，易于實現(xiàn)但會產(chǎn)生內部碎片B.動態(tài)分區(qū)內存管理根據(jù)應用程序的需求動態(tài)分配內存，提高了內存利用率，但可能產(chǎn)生外部碎片C.分頁式內存管理將內存劃分為固定大小的頁，通過頁表進行映射，便于內存共享和保護D.無論采用哪種內存管理策略，都能完全避免內存碎片的產(chǎn)生，保證內存的高效利用10、嵌入式操作系統(tǒng)的內核通常需要進行定制和配置。假設一個嵌入式系統(tǒng)對安全性要求較高，需要增強內核的安全特性。以下哪些內核配置選項可能有助于提高安全性？（）A.啟用內存保護機制，防止非法訪問內存B.關閉不必要的系統(tǒng)服務和端口，減少攻擊面C.加強用戶認證和授權機制，限制對系統(tǒng)資源的訪問D.以上選項都可以增強嵌入式操作系統(tǒng)內核的安全性11、嵌入式操作系統(tǒng)的圖形用戶界面（GUI）設計需要考慮資源限制和用戶體驗。假設一個嵌入式設備具有小尺寸的顯示屏。以下關于GUI設計的描述，哪一項是不正確的？（）A.應采用簡潔直觀的界面布局，避免過多的元素和復雜的操作B.選擇輕量級的GUI庫可以減少系統(tǒng)資源的占用C.圖形界面的響應速度不重要，只要功能齊全即可D.考慮用戶的操作習慣和視覺感受，提高界面的易用性12、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內存管理是一個關鍵問題。假設一個嵌入式設備需要同時運行多個任務，且這些任務對內存的需求各不相同。為了有效地利用有限的內存資源，同時保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應性，以下哪種內存管理策略最為合適？（）A.固定分區(qū)分配B.動態(tài)分區(qū)分配C.分頁式存儲管理D.分段式存儲管理13、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性是一個關鍵的特性。假設一個醫(yī)療設備的嵌入式系統(tǒng)需要在嚴格的時間限制內處理傳感器數(shù)據(jù)并做出響應，以確?；颊叩陌踩?。以下關于實時性的描述，哪一項是正確的？（）A.硬實時系統(tǒng)允許偶爾的任務超時，只要不頻繁發(fā)生B.軟實時系統(tǒng)對任務的響應時間有嚴格的要求，必須在規(guī)定時間內完成C.硬實時系統(tǒng)必須保證所有任務都能在規(guī)定的截止時間之前完成D.實時性只與操作系統(tǒng)的調度算法有關，與硬件性能無關14、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)中，需要同時處理多種類型的任務，包括環(huán)境監(jiān)測、設備控制和用戶交互?？紤]到系統(tǒng)資源有限和不同任務的優(yōu)先級差異，為了有效地管理內存資源，以下哪種內存管理技術可能最為合適？（）A.固定分區(qū)內存管理B.動態(tài)分區(qū)內存管理C.分頁式內存管理D.分段式內存管理15、在一個嵌入式操作系統(tǒng)中，內核的裁剪和定制是常見的操作。假設一個智能家電的控制系統(tǒng)，其功能相對簡單，不需要復雜的內核功能，同時對系統(tǒng)的存儲空間和運行效率有較高要求。以下哪種內核裁剪和定制的策略是最合適的？（）A.保留所有內核功能，僅優(yōu)化內核參數(shù)B.根據(jù)具體需求，刪除不必要的內核模塊和功能C.只保留最基本的內核功能，其他功能通過外部庫實現(xiàn)D.參考其他類似系統(tǒng)的內核裁剪方案，進行簡單修改16、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能傳感器網(wǎng)絡中，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可能是最佳選擇？（）A.ZigbeeB.Wi-FiC.BluetoothD.LoRa17、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內核的搶占式和非搶占式調度方式各有特點。假設一個嵌入式系統(tǒng)中有多個實時任務和非實時任務，為了在保證實時任務響應的同時提高系統(tǒng)的整體效率，以下哪種調度方式更為合適？（）A.搶占式調度B.非搶占式調度C.混合搶占式和非搶占式調度D.隨機選擇調度方式18、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19、嵌入式操作系統(tǒng)的調試工具對于開發(fā)和排錯非常重要。假設一個智能門鎖的嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，需要進行調試。以下關于調試工具的選擇和使用，哪一項是不正確的？（）A.可以使用在線調試器，實時查看系統(tǒng)的運行狀態(tài)和變量值B.打印輸出調試信息是一種簡單但有效的調試方法C.不需要對調試代碼進行優(yōu)化，以免影響系統(tǒng)性能D.調試工具的使用應該盡量減少對系統(tǒng)正常運行的影響20、嵌入式操作系統(tǒng)的設備驅動開發(fā)是系統(tǒng)集成的關鍵環(huán)節(jié)。假設要開發(fā)一個新的傳感器驅動。以下關于驅動開發(fā)的描述，正確的是：（）A.直接使用通用的傳感器驅動代碼，不進行任何修改B.深入了解傳感器的工作原理和通信協(xié)議，按照操作系統(tǒng)的驅動框架進行開發(fā)C.忽略設備的特性和操作系統(tǒng)的要求，自行設計驅動接口D.設備驅動開發(fā)與操作系統(tǒng)內核無關，可以獨立完成21、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)在運行過程中可能會出現(xiàn)死機或程序跑飛的情況，以下關于看門狗的描述，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)的需求進行設置D.一旦看門狗觸發(fā)復位操作，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息不會丟失22、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內存管理是一個關鍵部分。假設一個嵌入式系統(tǒng)的內存有限，需要運行多個任務，并且這些任務對內存的需求各不相同。以下哪種內存管理技術在這種情況下可能不太適用？（）A.固定分區(qū)分配B.動態(tài)分區(qū)分配C.分頁式存儲管理D.分段式存儲管理23、在嵌入式系統(tǒng)的調試過程中，打印輸出是常用的調試手段。假設一個資源受限的嵌入式系統(tǒng)。以下關于打印輸出調試的描述，正確的是：（）A.大量使用打印輸出，以便獲取詳細的調試信息B.謹慎使用打印輸出，避免過多占用系統(tǒng)資源C.打印輸出對系統(tǒng)性能沒有影響，可以隨意使用D.嵌入式系統(tǒng)不適合使用打印輸出進行調試24、嵌入式操作系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性對于系統(tǒng)的正常運行至關重要。假設一個嵌入式系統(tǒng)運行在惡劣的環(huán)境中，可能會受到電磁干擾和溫度變化的影響。為了提高系統(tǒng)的可靠性，以下哪種措施可能是有效的？（）A.增加硬件冗余，如備用電源和存儲設備B.采用容錯算法，能夠在出現(xiàn)錯誤時自動恢復C.進行嚴格的軟件測試和驗證，確保代碼的質量D.以上措施都可以提高系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下的可靠性25、當開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能電表時，需要實現(xiàn)高精度的電量計量和數(shù)據(jù)存儲。對于電量計量芯片的選擇和接口設計，以下哪種方案可能是最合適的？（）A.專用計量芯片B.通用ADC芯片C.集成在微控制器中的ADCD.以上都有可能二、簡答題（本大題共4個小題，共20分)1、（本題5分）解釋測試用例生成和測試框架的選擇。2、（本題5分）簡述如何根據(jù)實時性能監(jiān)測結果進行系統(tǒng)調優(yōu)。3、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，如何處理多核處理器的資源分配和同步？4、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的遠程更新的安全機制有哪些？三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）編寫代碼，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的USB設備通信。2、（本題5分）設計一個程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用壓力變化率傳感器測量壓力變化率。3、（本題5分）創(chuàng)建一個任務，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個風速傳感器檢測風速。4、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用語音識別模塊進行語音控制。5、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個任務優(yōu)先級動態(tài)調整機制。四、分析題（本大題共3個小題，共