陽光學院《嵌入式系統(tǒng)原理與設計》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(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁陽光學院

《嵌入式系統(tǒng)原理與設計》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，設備驅(qū)動程序起著關(guān)鍵的作用。假設一個嵌入式汽車控制系統(tǒng)需要與多種傳感器和執(zhí)行器進行通信。對于設備驅(qū)動程序的開發(fā)，以下哪項是最為關(guān)鍵的？（）A.追求高性能，盡可能減少設備操作的響應時間B.簡化代碼，降低驅(qū)動程序的復雜性C.確保驅(qū)動程序的可移植性，能夠在不同的硬件平臺上運行D.優(yōu)先考慮節(jié)省系統(tǒng)資源，降低驅(qū)動程序的內(nèi)存占用2、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(shù)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3、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了滿足特定應用的需求和資源限制。假設一個簡單的嵌入式傳感器設備，只需要基本的任務調(diào)度和通信功能。在進行內(nèi)核裁剪時，以下哪些部分可能會被去除？（）A.復雜的內(nèi)存管理模塊，因為設備內(nèi)存需求簡單B.完整的網(wǎng)絡協(xié)議棧，因為設備不需要聯(lián)網(wǎng)C.高級的設備驅(qū)動支持，因為傳感器設備驅(qū)動相對簡單D.以上選項都有可能被裁剪以減小內(nèi)核體積4、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核架構(gòu)有多種選擇，如單核架構(gòu)和多核架構(gòu)。假設一個復雜的工業(yè)控制嵌入式系統(tǒng)，需要同時處理多個高并發(fā)的任務。在這種情況下，以下關(guān)于內(nèi)核架構(gòu)的選擇，哪一項是最合適的？（）A.單核架構(gòu)，因為其編程模型簡單，易于開發(fā)和調(diào)試B.多核架構(gòu)，能夠更好地應對高并發(fā)任務，提高系統(tǒng)性能C.無論單核還是多核架構(gòu)都可以，對系統(tǒng)性能沒有影響D.選擇架構(gòu)主要取決于開發(fā)團隊的技術(shù)偏好，而不是系統(tǒng)需求5、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要手段。假設一個嵌入式應用程序運行速度較慢。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，哪一項是不準確的？（）A.可以通過算法改進和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化來提高程序的執(zhí)行效率B.減少函數(shù)調(diào)用的開銷和避免不必要的內(nèi)存分配可以提升性能C.代碼優(yōu)化只需要關(guān)注程序的執(zhí)行速度，無需考慮代碼的可讀性和可維護性D.針對特定的硬件架構(gòu)進行優(yōu)化，如利用指令集的特性，可以顯著提高性能6、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡應用中，IPv6協(xié)議逐漸得到廣泛應用。假設一個嵌入式設備需要接入IPv6網(wǎng)絡。以下關(guān)于IPv6的描述，哪一項是不正確的？（）A.IPv6提供了更大的地址空間，解決了IPv4地址不足的問題B.IPv6的包頭結(jié)構(gòu)更簡單，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非常簡單，不需要對軟件和硬件進行任何修改D.IPv6支持更多的安全特性和服務質(zhì)量（QoS）機制7、在嵌入式系統(tǒng)的啟動過程中，引導程序（Bootloader）起著重要作用。假設一個嵌入式設備需要從不同的存儲介質(zhì)啟動。以下關(guān)于Bootloader功能的描述，正確的是：（）A.Bootloader只負責加載操作系統(tǒng)內(nèi)核，不進行任何硬件初始化B.完成硬件初始化、選擇啟動設備、加載并啟動操作系統(tǒng)等一系列任務C.Bootloader的功能是固定的，不能根據(jù)需求進行定制D.Bootloader對系統(tǒng)的啟動性能沒有影響8、嵌入式系統(tǒng)中的實時內(nèi)核通常需要滿足嚴格的時間約束。假設一個實時內(nèi)核需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成任務調(diào)度和中斷處理，以下關(guān)于實時內(nèi)核性能評估的描述，哪一項是不準確的？（）A.可以通過測量任務切換時間、中斷響應時間等指標來評估實時內(nèi)核的性能B.實時內(nèi)核的性能只與軟件實現(xiàn)有關(guān)，與硬件平臺無關(guān)C.最壞情況執(zhí)行時間（WCET）是評估實時內(nèi)核性能的重要參數(shù)之一D.實時內(nèi)核的性能評估需要在實際的應用場景中進行，以獲得準確的結(jié)果9、在嵌入式系統(tǒng)的安全設計中，數(shù)據(jù)加密和認證是常見的手段。假設一個嵌入式設備需要保護敏感數(shù)據(jù)的傳輸和存儲。以下關(guān)于數(shù)據(jù)加密和認證的描述，哪一項是不準確的？（）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，就無需進行認證操作，因為加密已經(jīng)保證了數(shù)據(jù)的安全性10、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11、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核移植是一項復雜的工作。假設要將一個現(xiàn)有的內(nèi)核移植到一個新的硬件平臺上，需要修改內(nèi)核的多個部分。以下哪個方面的修改通常是最為關(guān)鍵和困難的？（）A.驅(qū)動程序的適配B.內(nèi)存管理的調(diào)整C.進程調(diào)度的優(yōu)化D.中斷處理的修改12、在一個嵌入式實時控制系統(tǒng)中，如機器人控制系統(tǒng)，需要對多個關(guān)節(jié)的運動進行精確同步控制。為了實現(xiàn)這一目標，以下哪種同步機制可能會被應用？（）A.硬件定時器B.軟件定時器C.中斷同步D.以上都是13、嵌入式系統(tǒng)的引導加載程序（Bootloader）的主要功能不包括（）A.初始化硬件B.加載內(nèi)核C.運行應用程序D.提供交互界面14、嵌入式操作系統(tǒng)中的引導加載程序（Bootloader）負責啟動系統(tǒng)。假設一個嵌入式系統(tǒng)的Bootloader出現(xiàn)故障。以下關(guān)于Bootloader的描述，哪一項是不正確的？（）A.Bootloader可以從多種存儲介質(zhì)中加載操作系統(tǒng)內(nèi)核B.可以對Bootloader進行定制，以滿足特定的硬件和系統(tǒng)需求C.Bootloader的故障只能通過重新燒寫固件來解決，無法通過軟件修復D.良好的Bootloader設計應該具有錯誤恢復和升級功能15、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡應用中，網(wǎng)絡協(xié)議棧的選擇很重要。假設一個遠程監(jiān)控的嵌入式設備需要通過網(wǎng)絡傳輸數(shù)據(jù)。以下關(guān)于網(wǎng)絡協(xié)議棧的考慮，哪一項是不正確的？（）A.選擇輕量級的網(wǎng)絡協(xié)議棧，以減少系統(tǒng)資源的占用B.考慮協(xié)議棧的安全性，如支持加密傳輸C.網(wǎng)絡協(xié)議棧的性能主要取決于其支持的最高網(wǎng)絡速度D.協(xié)議棧的可擴展性，以便適應未來可能的功能升級16、嵌入式操作系統(tǒng)的調(diào)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(diào)試。以下關(guān)于調(diào)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(diào)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(diào)試信息是一種簡單但有效的調(diào)試方法C.不需要對調(diào)試代碼進行優(yōu)化，以免影響系統(tǒng)性能D.調(diào)試工具的使用應該盡量減少對系統(tǒng)正常運行的影響17、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性的保證不僅取決于軟件，還與硬件密切相關(guān)。假設一個嵌入式系統(tǒng)需要處理高速的外部事件，對響應時間的要求在微秒級別。為了滿足這種苛刻的實時性要求，以下哪種硬件和軟件的配合方式最為關(guān)鍵？（）A.高性能的CPU和簡單的操作系統(tǒng)B.專用的實時硬件和定制的操作系統(tǒng)C.通用的硬件平臺和復雜的操作系統(tǒng)D.低功耗的硬件和開源的操作系統(tǒng)18、當開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能手表應用時，需要考慮到系統(tǒng)的存儲容量有限和性能要求。對于應用程序的代碼和數(shù)據(jù)存儲，以下哪種存儲介質(zhì)可能是最合適的？（）A.NORFlashB.NANDFlashC.eMMCD.SD卡19、在嵌入式系統(tǒng)中，設備的驅(qū)動程序需要與硬件緊密配合。假設一個新的硬件設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)20、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(guān)鍵任務和非關(guān)鍵任務，關(guān)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(zhuǎn)調(diào)度算法D.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的可靠性設計？2、（本題5分）解釋如何在資源受限的環(huán)境中實現(xiàn)高效的GUI。3、（本題5分）解釋身份驗證和數(shù)據(jù)完整性保護。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個位移傳感器的驅(qū)動程序。2、（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。3、（本題5分）編寫嵌入式代碼，實現(xiàn)UART串口通信，發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。4、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個藍牙低能耗（BLE）通信程