上海體育大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計Ⅰ》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

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《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計Ⅰ》2023-2024學(xué)年第一學(xué)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15個小題，每小題2分，共30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)的電源管理中，動態(tài)電源管理（DPM）技術(shù)可以有效地降低系統(tǒng)功耗。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備在不同的工作模式下有不同的功耗需求，以下關(guān)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(diào)整處理器的工作頻率和電壓B.關(guān)閉暫時不使用的硬件設(shè)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2、在嵌入式操作系統(tǒng)中，任務(wù)的優(yōu)先級反轉(zhuǎn)是一個可能出現(xiàn)的問題。假設(shè)一個高優(yōu)先級任務(wù)需要等待一個被低優(yōu)先級任務(wù)占用的資源，導(dǎo)致高優(yōu)先級任務(wù)被阻塞。以下哪種方法能夠有效地避免或解決任務(wù)優(yōu)先級反轉(zhuǎn)的問題？（）A.提升低優(yōu)先級任務(wù)的優(yōu)先級，使其盡快釋放資源B.禁止低優(yōu)先級任務(wù)占用關(guān)鍵資源C.使用優(yōu)先級繼承機制，暫時提高占用資源的低優(yōu)先級任務(wù)的優(yōu)先級D.不處理優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題，依靠任務(wù)調(diào)度算法自動解決3、當設(shè)計一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的低功耗系統(tǒng)時，例如用于物聯(lián)網(wǎng)的遠程傳感器節(jié)點，其電源供應(yīng)有限，需要長時間依靠電池工作。在這種情況下，除了硬件層面的節(jié)能設(shè)計，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.動態(tài)關(guān)閉暫時不用的設(shè)備C.減少系統(tǒng)的任務(wù)切換次數(shù)D.采用簡單的任務(wù)調(diào)度算法，降低調(diào)度開銷4、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5、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要手段。假設(shè)一個嵌入式應(yīng)用程序的運行效率較低，需要進行優(yōu)化。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以通過算法改進、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方式提高代碼的執(zhí)行效率B.優(yōu)化代碼時只需要考慮時間復(fù)雜度，不需要考慮空間復(fù)雜度C.對于關(guān)鍵代碼段，可以使用匯編語言編寫以提高執(zhí)行速度D.代碼優(yōu)化需要在不影響功能正確性的前提下進行6、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7、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核同步機制用于保證多任務(wù)環(huán)境下的數(shù)據(jù)一致性。假設(shè)多個任務(wù)需要同時訪問共享資源。以下關(guān)于內(nèi)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(wù)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(wù)對共享資源的正確訪問C.同步機制會降低系統(tǒng)性能，應(yīng)盡量少用D.內(nèi)核同步機制對系統(tǒng)的穩(wěn)定性沒有影響8、在嵌入式系統(tǒng)的存儲擴展中，外部存儲卡的使用很常見。假設(shè)一個數(shù)碼相機的嵌入式系統(tǒng)需要使用SD卡擴展存儲容量。以下關(guān)于SD卡的使用，哪一項是不正確的？（）A.可以在運行時動態(tài)插拔SD卡，系統(tǒng)會自動識別B.需要考慮SD卡的讀寫速度和容量，以滿足系統(tǒng)需求C.對SD卡的操作需要進行錯誤處理，防止數(shù)據(jù)丟失D.不同類型的SD卡（如SDHC和SDXC）在嵌入式系統(tǒng)中可以通用9、在嵌入式系統(tǒng)中，電源管理對于延長設(shè)備的電池壽命非常重要。假設(shè)一個便攜式嵌入式設(shè)備需要在不同的工作模式下保持低功耗。以下關(guān)于電源管理的描述，哪一項是不準確的？（）A.可以通過動態(tài)調(diào)整處理器的頻率和電壓來降低功耗B.設(shè)備在待機模式下應(yīng)關(guān)閉不必要的硬件模塊以節(jié)省電量C.電源管理策略只需要考慮硬件的功耗特性，與軟件的運行狀態(tài)無關(guān)D.采用智能電源管理算法可以根據(jù)設(shè)備的使用情況自動調(diào)整電源模式10、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11、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)12、在嵌入式系統(tǒng)中，中斷處理是響應(yīng)外部事件的重要機制。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備需要快速響應(yīng)外部中斷。以下關(guān)于中斷處理的描述，哪一項是不正確的？（）A.中斷處理程序應(yīng)該盡量短小精悍，以減少中斷響應(yīng)時間B.可以采用中斷嵌套，允許高優(yōu)先級中斷打斷低優(yōu)先級中斷的處理C.中斷處理過程中不應(yīng)該進行耗時的操作，如大量的數(shù)據(jù)計算和文件操作D.中斷處理的優(yōu)先級是固定的，不能根據(jù)系統(tǒng)的運行狀態(tài)進行動態(tài)調(diào)整13、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核移植是一項復(fù)雜的工作。假設(shè)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14、嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用場景非常廣泛，從消費電子到工業(yè)控制等領(lǐng)域都有應(yīng)用。假設(shè)一個智能家居系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備，需要實現(xiàn)多種智能控制功能。以下關(guān)于系統(tǒng)設(shè)計的描述，哪一項是不正確的？（）A.充分考慮用戶的需求和使用習慣，設(shè)計友好的用戶界面B.可以不考慮系統(tǒng)的擴展性，因為功能需求是固定的C.優(yōu)化系統(tǒng)的能耗，以降低家庭用電成本D.確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，避免出現(xiàn)故障影響正常使用15、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)負載動態(tài)調(diào)整電壓和頻率。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備的工作負載變化較大。以下關(guān)于DVFS的描述，哪一項是不準確的？（）A.DVFS可以在系統(tǒng)負載低時降低電壓和頻率，以節(jié)省功耗B.調(diào)整電壓和頻率的過程需要一定的時間，可能會影響系統(tǒng)的實時性能C.DVFS技術(shù)需要硬件支持，同時操作系統(tǒng)需要相應(yīng)的驅(qū)動和管理策略D.為了最大限度地節(jié)省功耗，應(yīng)該始終將電壓和頻率調(diào)整到最低值二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述壓力測試的場景和指標。2、（本題5分）解釋如何評估嵌入式系統(tǒng)多媒體功能的質(zhì)量。3、（本題5分）簡述實時內(nèi)核的性能指標。三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）探討嵌入式操作系統(tǒng)在智能穿戴健康監(jiān)測設(shè)備中的應(yīng)用。分析其在生理參數(shù)監(jiān)測、數(shù)據(jù)分析和預(yù)警中的作用，以及對低功耗和準確性的要求。2、（本題5分）論述嵌入式操作系統(tǒng)在智能土壤濕度傳感器中的重要性。智能土壤濕度傳感器需要準確測量土壤濕度，嵌入式操作系統(tǒng)如何保障其性能和可靠性？包括傳感器數(shù)據(jù)處理、通信等方面。3、（本題5分）探討嵌入式操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動程序的可維護性。解釋設(shè)備驅(qū)動程序可維護性的重要性，分析如何提高嵌入式系統(tǒng)中設(shè)備驅(qū)動程序的可維護性。4、（本題5分）探討嵌入式操作系統(tǒng)中的設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)流程。解釋設(shè)備驅(qū)動程序開發(fā)的步驟和注意事項，分析如何在嵌入式系統(tǒng)中高效地開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序。5、（本題5分