宜春幼兒師范高等專科學(xué)?！肚度胧交A(chǔ)與應(yīng)用》2023-2024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頁宜春幼兒師范高等專科學(xué)校

《嵌入式基礎(chǔ)與應(yīng)用》2023-2024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、在嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘（RTC）是一個重要的組件。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要精確的時間記錄和定時功能。以下關(guān)于實時時鐘的描述，正確的是：（）A.實時時鐘由電池供電，即使設(shè)備斷電也能保持時間B.實時時鐘的精度主要取決于晶振的頻率，頻率越高精度越高C.可以通過軟件編程設(shè)置實時時鐘的初始時間和鬧鐘功能D.以上描述都是關(guān)于嵌入式系統(tǒng)中實時時鐘的正確特點2、在嵌入式操作系統(tǒng)中，進程間通信是實現(xiàn)多任務(wù)協(xié)同工作的重要手段。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)中有多個任務(wù)，分別負責數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸，它們需要頻繁地交換數(shù)據(jù)和同步執(zhí)行。以下哪種進程間通信方式在這種情況下具有較高的效率和實時性？（）A.消息隊列B.共享內(nèi)存C.信號量D.套接字3、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4、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(yīng)用？（）A.硬件定時器B.軟件定時器C.中斷同步D.以上都是5、在嵌入式系統(tǒng)中，異常處理機制對于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性非常重要。假設(shè)系統(tǒng)在運行過程中遇到硬件故障或非法操作，為了能夠及時采取恢復(fù)措施，以下哪種異常處理策略最為有效？（）A.忽略異常，繼續(xù)運行B.記錄異常信息，然后重啟系統(tǒng)C.嘗試自動修復(fù)異常D.立即停止系統(tǒng)運行6、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7、假設(shè)在一個嵌入式醫(yī)療設(shè)備中，操作系統(tǒng)需要支持長時間穩(wěn)定運行，并且對功耗有嚴格的限制。在這種情況下，對于設(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)備正常工作的同時最大程度地降低功耗？（）A.動態(tài)電壓頻率調(diào)整B.定時關(guān)閉未使用設(shè)備C.深度睡眠模式D.以上都是8、嵌入式操作系統(tǒng)在汽車電子領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。假設(shè)一個汽車的電子控制單元（ECU）使用嵌入式操作系統(tǒng)。以下關(guān)于汽車電子中嵌入式操作系統(tǒng)的描述，哪一項是不準確的？（）A.需要滿足汽車行業(yè)的嚴格可靠性和安全性標準B.實時性要求極高，以確保對車輛的精確控制C.由于汽車環(huán)境的復(fù)雜性，對操作系統(tǒng)的抗干擾能力要求較低D.可以支持多種通信協(xié)議，與其他汽車電子模塊進行數(shù)據(jù)交互9、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了適應(yīng)特定的應(yīng)用需求和硬件資源。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的存儲空間非常有限，需要對內(nèi)核進行大幅度的裁剪。在裁剪過程中，需要權(quán)衡功能的完整性和資源的節(jié)省，以下哪種裁剪策略最為合理？（）A.保留所有可能用到的功能模塊B.只保留核心功能模塊，去除其他非關(guān)鍵模塊C.隨機選擇模塊進行裁剪D.參考其他類似設(shè)備的裁剪方案10、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，對于實時性要求極高的任務(wù)，通常采用硬實時的處理方式。假設(shè)一個嵌入式控制系統(tǒng)需要在特定的時間內(nèi)完成對關(guān)鍵設(shè)備的控制操作。以下關(guān)于硬實時任務(wù)的描述，正確的是：（）A.硬實時任務(wù)必須在規(guī)定的截止時間之前完成，否則會導(dǎo)致嚴重后果B.即使系統(tǒng)資源緊張，硬實時任務(wù)也能優(yōu)先獲得所需的資源C.硬實時任務(wù)的執(zhí)行時間可以有一定的彈性，只要在大致范圍內(nèi)完成即可D.硬實時任務(wù)可以被其他高優(yōu)先級的非實時任務(wù)中斷11、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12、對于一個運行嵌入式操作系統(tǒng)的無人機飛行控制系統(tǒng)，需要對飛機的姿態(tài)、速度和位置等信息進行實時采集和處理，并根據(jù)控制算法生成控制指令。在這種高動態(tài)和實時性要求的場景下，以下哪種傳感器融合技術(shù)能夠提供更準確和可靠的狀態(tài)估計？（）A.簡單的加權(quán)平均融合B.基于卡爾曼濾波的融合C.不進行傳感器融合，單獨使用單個傳感器數(shù)據(jù)D.隨機選擇傳感器數(shù)據(jù)進行融合13、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14、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理對于系統(tǒng)性能和資源利用至關(guān)重要。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備內(nèi)存資源有限，但需要運行多個任務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)存管理策略的描述，正確的是：（）A.采用動態(tài)內(nèi)存分配，讓任務(wù)根據(jù)需要隨時申請和釋放內(nèi)存，以提高靈活性B.使用靜態(tài)內(nèi)存分配，預(yù)先為每個任務(wù)分配固定的內(nèi)存空間，避免內(nèi)存碎片和分配開銷C.不進行內(nèi)存管理，讓任務(wù)自行競爭內(nèi)存資源D.只依賴硬件的內(nèi)存管理機制，操作系統(tǒng)不參與內(nèi)存分配15、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16、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一個關(guān)鍵問題。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要同時運行多個任務(wù)，且這些任務(wù)對內(nèi)存的需求各不相同。為了有效地利用有限的內(nèi)存資源，同時保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)性，以下哪種內(nèi)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17、嵌入式操作系統(tǒng)在啟動過程中需要進行一系列的初始化工作。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)在啟動時需要加載多個硬件設(shè)備的驅(qū)動程序，并進行系統(tǒng)配置。以下關(guān)于啟動過程的描述，哪一項是不準確的？（）A.首先進行硬件的基本初始化，如處理器、內(nèi)存等B.然后加載和初始化必要的設(shè)備驅(qū)動程序C.接著啟動用戶應(yīng)用程序，最后進行系統(tǒng)的優(yōu)化和調(diào)整D.系統(tǒng)啟動過程中的各個步驟可以根據(jù)需要進行靈活調(diào)整和優(yōu)化18、嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度算法直接影響系統(tǒng)的性能和實時性。假設(shè)一個有多個實時任務(wù)和非實時任務(wù)的系統(tǒng)。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度算法選擇的描述，正確的是：（）A.采用先來先服務(wù)（FCFS）調(diào)度算法，保證任務(wù)的公平性B.選擇基于優(yōu)先級的調(diào)度算法，優(yōu)先執(zhí)行實時任務(wù)C.使用時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，平均分配CPU時間給所有任務(wù)D.任務(wù)調(diào)度算法對系統(tǒng)性能影響不大，可以隨意選擇19、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是根據(jù)具體應(yīng)用需求精簡內(nèi)核功能。假設(shè)一個簡單的嵌入式設(shè)備只需要基本的任務(wù)調(diào)度和中斷處理功能。以下關(guān)于內(nèi)核裁剪的描述，哪一項是錯誤的？（）A.內(nèi)核裁剪可以減少系統(tǒng)的資源占用，提高系統(tǒng)的運行效率B.在裁剪內(nèi)核時，需要仔細評估每個功能模塊的必要性，避免影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.一旦完成內(nèi)核裁剪，就不能再根據(jù)后續(xù)需求添加新的功能模塊D.內(nèi)核裁剪需要對操作系統(tǒng)的源代碼有深入的理解和修改能力20、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性是一個關(guān)鍵特性。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)用于控制工業(yè)生產(chǎn)線上的機器人，要求對外部事件的響應(yīng)在嚴格的時間限制內(nèi)。以下關(guān)于實時操作系統(tǒng)的分類，哪一項是不正確的？（）A.硬實時操作系統(tǒng)對任務(wù)的響應(yīng)時間有極其嚴格的要求，錯過時限會導(dǎo)致嚴重后果B.軟實時操作系統(tǒng)允許任務(wù)在一定程度上錯過時限，但仍能保證系統(tǒng)的整體性能C.準實時操作系統(tǒng)的實時性要求介于硬實時和軟實時之間，適用于大多數(shù)一般性應(yīng)用D.所有的嵌入式操作系統(tǒng)都可以嚴格地分為硬實時、軟實時和準實時這三類，不存在其他情況二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）簡述減少系統(tǒng)延遲和提高響應(yīng)速度的策略。2、（本題5分）簡述多核任務(wù)調(diào)度和緩存一致性管理。3、（本題5分）解釋如何根據(jù)功耗分析結(jié)果進行嵌入式系統(tǒng)的低功耗優(yōu)化。4、（本題5分）解釋定點數(shù)運算和硬件加速的應(yīng)用。5、（本題5分）簡述看門狗復(fù)位的工作原理和配置方法。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。2、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，實現(xiàn)一個棧數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并進行壓棧和出棧操作。3、（本題5分）編寫代碼，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的硬度差傳感器驅(qū)動程序。4、（本題5分）實現(xiàn)一個嵌入式程序，使用風(fēng)速異常檢測傳感器檢測風(fēng)速異常。5、（本題5分）編寫代碼，實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的硬度變化率傳感器驅(qū)動程序。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）