福州工商學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁(yè)，共3頁(yè)福州工商學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)及應(yīng)用》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、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(shè)一個(gè)嵌入式應(yīng)用程序運(yùn)行速度較慢。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以通過算法改進(jìn)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(hù)性D.針對(duì)特定的硬件架構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，如利用指令集的特性，可以顯著提高性能2、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信中，TCP/IP協(xié)議棧得到了廣泛的應(yīng)用。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要通過網(wǎng)絡(luò)與遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，并且對(duì)數(shù)據(jù)的可靠性要求較高。以下關(guān)于TCP/IP協(xié)議棧的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.TCP提供可靠的面向連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)B.IP負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)包從源地址發(fā)送到目的地址C.UDP提供不可靠的無連接的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)，適用于對(duì)實(shí)時(shí)性要求高但對(duì)可靠性要求低的應(yīng)用D.在嵌入式系統(tǒng)中，通常只需要實(shí)現(xiàn)TCP/IP協(xié)議棧的部分功能，而不需要完整實(shí)現(xiàn)所有協(xié)議3、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，睡眠模式和待機(jī)模式的使用可以降低功耗。假設(shè)一個(gè)便攜式醫(yī)療設(shè)備在不使用時(shí)需要進(jìn)入低功耗模式。以下關(guān)于睡眠模式和待機(jī)模式的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.睡眠模式下，系統(tǒng)會(huì)保存當(dāng)前狀態(tài)并關(guān)閉大部分硬件，功耗較低B.待機(jī)模式比睡眠模式功耗更低，但恢復(fù)時(shí)間更長(zhǎng)C.可以根據(jù)設(shè)備的使用場(chǎng)景靈活選擇睡眠模式或待機(jī)模式D.進(jìn)入睡眠模式或待機(jī)模式后，系統(tǒng)無法被喚醒4、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的工業(yè)控制網(wǎng)關(guān)時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)不同工業(yè)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)融合。以下哪種軟件架構(gòu)和開發(fā)工具可能會(huì)被使用？（）A.分層架構(gòu)B.微服務(wù)架構(gòu)C.開源開發(fā)框架D.以上都是5、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，電源管理是一個(gè)重要的考慮因素。假設(shè)一個(gè)便攜式嵌入式設(shè)備需要在電池供電下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行。以下關(guān)于電源管理策略的描述，正確的是：（）A.讓設(shè)備始終以最高性能運(yùn)行，不考慮電源消耗B.根據(jù)設(shè)備的工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器頻率和設(shè)備功耗，在性能和電源消耗之間取得平衡C.關(guān)閉所有不必要的硬件設(shè)備，以最大限度延長(zhǎng)電池壽命，即使這可能影響系統(tǒng)功能D.電源管理由硬件自動(dòng)完成，操作系統(tǒng)無需干預(yù)6、在嵌入式系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控方面，網(wǎng)絡(luò)通信起著關(guān)鍵作用。假設(shè)一個(gè)分布式的嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。以下關(guān)于遠(yuǎn)程管理實(shí)現(xiàn)的描述，正確的是：（）A.建立專用的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)高效的遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)采集B.直接使用通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，不進(jìn)行任何定制C.遠(yuǎn)程管理會(huì)增加系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)盡量避免D.嵌入式系統(tǒng)不支持遠(yuǎn)程管理功能7、嵌入式操作系統(tǒng)的存儲(chǔ)管理需要考慮閃存的特性。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)使用閃存作為主要存儲(chǔ)設(shè)備。以下關(guān)于閃存管理的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.閃存具有有限的寫入次數(shù)，需要采用磨損均衡算法延長(zhǎng)其使用壽命B.閃存的讀寫速度比傳統(tǒng)硬盤快，但價(jià)格相對(duì)較高C.可以使用閃存轉(zhuǎn)換層（FTL）來模擬傳統(tǒng)的塊設(shè)備接口，方便操作系統(tǒng)使用D.閃存不需要進(jìn)行垃圾回收和壞塊管理，因?yàn)槠淇煽啃院芨?、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門狗（Watchdog）機(jī)制用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)死機(jī)。以下關(guān)于看門狗的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.看門狗定時(shí)器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未被刷新，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)復(fù)位B.可以通過軟件編程設(shè)置看門狗的超時(shí)時(shí)間和復(fù)位策略C.看門狗機(jī)制只能用于檢測(cè)軟件故障，對(duì)硬件故障無效D.合理使用看門狗可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性9、嵌入式操作系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)對(duì)于關(guān)鍵應(yīng)用至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)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(jìn)行任何額外的可靠性設(shè)計(jì)，依靠操作系統(tǒng)的默認(rèn)機(jī)制B.采用冗余設(shè)計(jì)、錯(cuò)誤檢測(cè)和恢復(fù)機(jī)制，確保系統(tǒng)在故障情況下仍能正常運(yùn)行C.只關(guān)注功能實(shí)現(xiàn)，忽略可靠性方面的考慮D.可靠性設(shè)計(jì)會(huì)增加系統(tǒng)成本和復(fù)雜性，應(yīng)盡量避免10、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門狗（Watchdog）機(jī)制用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)在運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)死機(jī)或程序跑飛的情況，以下關(guān)于看門狗的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.看門狗需要定期被系統(tǒng)軟件“喂狗”，否則會(huì)觸發(fā)復(fù)位操作B.看門狗可以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)重啟系統(tǒng)，恢復(fù)正常運(yùn)行C.看門狗的超時(shí)時(shí)間可以根據(jù)系統(tǒng)的需求進(jìn)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(huì)丟失11、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的低功耗系統(tǒng)時(shí)，例如用于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程傳感器節(jié)點(diǎn)，其電源供應(yīng)有限，需要長(zhǎng)時(shí)間依靠電池工作。在這種情況下，除了硬件層面的節(jié)能設(shè)計(jì)，操作系統(tǒng)層面也需要采取相應(yīng)的策略。以下哪種操作系統(tǒng)層面的節(jié)能策略最為有效？（）A.降低處理器的工作頻率B.動(dòng)態(tài)關(guān)閉暫時(shí)不用的設(shè)備C.減少系統(tǒng)的任務(wù)切換次數(shù)D.采用簡(jiǎn)單的任務(wù)調(diào)度算法，降低調(diào)度開銷12、在嵌入式操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序起著重要作用。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中需要連接一個(gè)新型的傳感器，該傳感器具有獨(dú)特的通信協(xié)議和數(shù)據(jù)格式。為了使操作系統(tǒng)能夠正確地與該傳感器進(jìn)行交互，以下哪種方式開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序更為高效和可靠？（）A.直接在操作系統(tǒng)內(nèi)核中編寫驅(qū)動(dòng)程序，以獲得最高的性能和訪問權(quán)限B.使用用戶空間的庫(kù)函數(shù)來模擬驅(qū)動(dòng)程序的功能C.基于現(xiàn)有的類似傳感器的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行修改和適配D.購(gòu)買第三方提供的通用驅(qū)動(dòng)程序，不進(jìn)行任何定制開發(fā)13、嵌入式操作系統(tǒng)通常需要在資源受限的環(huán)境中運(yùn)行。假設(shè)一個(gè)智能家居控制器的嵌入式系統(tǒng)，其內(nèi)存和處理能力有限。在這種情況下，對(duì)于系統(tǒng)的內(nèi)存管理，以下哪種策略是最為重要的？（）A.使用動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，以靈活滿足不同任務(wù)的需求B.采用靜態(tài)內(nèi)存分配，避免內(nèi)存碎片和分配開銷C.依賴虛擬內(nèi)存機(jī)制，擴(kuò)展系統(tǒng)的可用內(nèi)存D.不進(jìn)行內(nèi)存管理，讓應(yīng)用程序自行處理內(nèi)存14、當(dāng)一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)需要支持遠(yuǎn)程更新和升級(jí)功能，例如智能電表的軟件更新，以下哪種技術(shù)和策略能夠確保更新過程的安全性和可靠性？（）A.使用加密的更新包，并進(jìn)行完整性驗(yàn)證B.直接通過網(wǎng)絡(luò)傳輸未加密的更新文件C.不支持遠(yuǎn)程更新，采用人工現(xiàn)場(chǎng)更新的方式D.隨機(jī)選擇更新的時(shí)機(jī)和版本，不進(jìn)行版本控制15、在一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)中，需要同時(shí)處理多種類型的任務(wù)，包括環(huán)境監(jiān)測(cè)、設(shè)備控制和用戶交互?？紤]到系統(tǒng)資源有限和不同任務(wù)的優(yōu)先級(jí)差異，為了有效地管理內(nèi)存資源，以下哪種內(nèi)存管理技術(shù)可能最為合適？（）A.固定分區(qū)內(nèi)存管理B.動(dòng)態(tài)分區(qū)內(nèi)存管理C.分頁(yè)式內(nèi)存管理D.分段式內(nèi)存管理16、當(dāng)開發(fā)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的汽車電子控制系統(tǒng)時(shí)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，系統(tǒng)需要在惡劣的環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)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(chǎng)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(yán)格按照階段順序進(jìn)行開發(fā)C.基于模型的開發(fā)方法，通過建模和仿真進(jìn)行驗(yàn)證D.極限編程方法，強(qiáng)調(diào)團(tuán)隊(duì)合作和溝通17、在嵌入式系統(tǒng)中，設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序需要與硬件緊密配合。假設(shè)一個(gè)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(dòng)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(dòng)代碼，進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試B.直接使用現(xiàn)有的類似設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，無需進(jìn)行修改C.先進(jìn)行系統(tǒng)的整體升級(jí)，然后再開發(fā)新設(shè)備的驅(qū)動(dòng)D.忽略硬件特性，只關(guān)注驅(qū)動(dòng)程序的功能實(shí)現(xiàn)18、在嵌入式操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的啟動(dòng)過程需要高效和可靠。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)需要初始化各種硬件設(shè)備、加載內(nèi)核和應(yīng)用程序。以下哪種啟動(dòng)方式能夠更快地完成系統(tǒng)啟動(dòng)，并減少啟動(dòng)過程中的錯(cuò)誤？（）A.從本地存儲(chǔ)設(shè)備順序讀取并加載B.通過網(wǎng)絡(luò)下載啟動(dòng)所需的文件C.先加載部分關(guān)鍵模塊，其他模塊在運(yùn)行時(shí)按需加載D.隨機(jī)加載啟動(dòng)所需的模塊和文件19、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了滿足特定系統(tǒng)的需求。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)只需要支持基本的任務(wù)調(diào)度和內(nèi)存管理功能，以下關(guān)于內(nèi)核裁剪的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以去除不必要的內(nèi)核模塊和功能，減小內(nèi)核體積B.內(nèi)核裁剪需要對(duì)操作系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有深入的了解C.裁剪后的內(nèi)核性能一定比完整內(nèi)核更高D.內(nèi)核裁剪需要在滿足系統(tǒng)需求的前提下進(jìn)行，避免影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性20、在嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)安全方面，加密算法起著重要的作用。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要在網(wǎng)絡(luò)通信中保護(hù)數(shù)據(jù)的機(jī)密性和完整性，以下關(guān)于加密算法的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.AES是一種常用的對(duì)稱加密算法，加密和解密使用相同的密鑰B.RSA是一種非對(duì)稱加密算法，適用于數(shù)字簽名和密鑰交換C.加密算法的強(qiáng)度越高，加密和解密的速度就越慢D.嵌入式系統(tǒng)中只能使用對(duì)稱加密算法，不能使用非對(duì)稱加密算法21、在嵌入式系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的選擇需要考慮存儲(chǔ)介質(zhì)和系統(tǒng)需求。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備使用閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)。以下關(guān)于文件系統(tǒng)選擇的描述，正確的是：（）A.選擇傳統(tǒng)的FAT文件系統(tǒng)，因其廣泛支持且簡(jiǎn)單易用B.使用專門為閃存優(yōu)化的文件系統(tǒng)，如JFFS2或UBIFS，以提高閃存的使用壽命和性能C.不使用文件系統(tǒng)，直接以原始數(shù)據(jù)方式存儲(chǔ)和訪問文件D.任何文件系統(tǒng)都可以在閃存上正常工作，無需特別選擇22、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了滿足特定應(yīng)用的需求和資源限制。假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的嵌入式傳感器設(shè)備，只需要基本的任務(wù)調(diào)度和通信功能。在進(jìn)行內(nèi)核裁剪時(shí)，以下哪些部分可能會(huì)被去除？（）A.復(fù)雜的內(nèi)存管理模塊，因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)存需求簡(jiǎn)單B.完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，因?yàn)樵O(shè)備不需要聯(lián)網(wǎng)C.高級(jí)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)支持，因?yàn)閭鞲衅髟O(shè)備驅(qū)動(dòng)相對(duì)簡(jiǎn)單D.以上選項(xiàng)都有可能被裁剪以減小內(nèi)核體積23、嵌入式系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備進(jìn)行交互。假設(shè)需要為一個(gè)新的傳感器開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)的步驟，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.了解傳感器的硬件接口和通信協(xié)議B.編寫初始化代碼、數(shù)據(jù)讀寫代碼和中斷處理代碼C.將設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序編譯為獨(dú)立的可執(zhí)行文件，在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)動(dòng)態(tài)加載D.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序不需要考慮操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理和任務(wù)調(diào)度機(jī)制24、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(gè)嵌入式設(shè)備需要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.實(shí)時(shí)任務(wù)通常具有更高的優(yōu)先級(jí)，以保證其在規(guī)定時(shí)間內(nèi)得到執(zhí)行B.非實(shí)時(shí)任務(wù)可以在實(shí)時(shí)任務(wù)空閑時(shí)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(jí)，不考慮任務(wù)的執(zhí)行時(shí)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(jìn)行選擇25、在嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)擴(kuò)展中，外部存儲(chǔ)器如SD卡和eMMC可以提供額外的存儲(chǔ)空間。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要擴(kuò)展存儲(chǔ)容量。以下關(guān)于存儲(chǔ)擴(kuò)展的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.選擇存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)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(chǔ)器與內(nèi)部存儲(chǔ)器統(tǒng)一管理C.存儲(chǔ)擴(kuò)展不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間和運(yùn)行性能產(chǎn)生影響D.在使用外部存儲(chǔ)器時(shí)，需要注意數(shù)據(jù)的讀寫權(quán)限和訪問控制二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)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）嵌入式操作系統(tǒng)中的加密算法硬件加速的實(shí)現(xiàn)方式有哪些？3、（本題5分）解釋如何在嵌入式系統(tǒng)中確定邊界值進(jìn)行有效測(cè)試。4、（本題5分）解釋如何提高嵌入式系統(tǒng)的可維護(hù)性。三、編程題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)阻塞和喚醒機(jī)制。2、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)嵌入式程序，使用攝像頭采集圖像數(shù)據(jù)。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度策略比較程序。4、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用距離傳感器測(cè)量物體距離。5、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)RTC時(shí)鐘的低功耗