重慶郵電大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用》2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)重慶郵電大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)及應(yīng)用》

2023-2024學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題2分，共30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、在一個(gè)嵌入式實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，如機(jī)器人控制系統(tǒng)，需要對(duì)多個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行精確同步控制。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，以下哪種同步機(jī)制可能會(huì)被應(yīng)用？（）A.硬件定時(shí)器B.軟件定時(shí)器C.中斷同步D.以上都是2、假設(shè)在一個(gè)嵌入式醫(yī)療設(shè)備中，操作系統(tǒng)需要支持長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，并且對(duì)功耗有嚴(yán)格的限制。在這種情況下，對(duì)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(shí)最大程度地降低功耗？（）A.動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整B.定時(shí)關(guān)閉未使用設(shè)備C.深度睡眠模式D.以上都是3、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(kāi)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(xiě)驅(qū)動(dòng)程序，以獲得最高的性能和訪問(wèn)權(quán)限B.使用用戶空間的庫(kù)函數(shù)來(lái)模擬驅(qū)動(dòng)程序的功能C.基于現(xiàn)有的類(lèi)似傳感器的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行修改和適配D.購(gòu)買(mǎi)第三方提供的通用驅(qū)動(dòng)程序，不進(jìn)行任何定制開(kāi)發(fā)4、嵌入式操作系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性對(duì)于系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)在惡劣的環(huán)境中工作。以下關(guān)于可靠性的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以采用冗余設(shè)計(jì)，如硬件冗余和軟件冗余，提高系統(tǒng)的可靠性B.進(jìn)行嚴(yán)格的測(cè)試和驗(yàn)證，包括單元測(cè)試、集成測(cè)試和系統(tǒng)測(cè)試，有助于發(fā)現(xiàn)潛在的問(wèn)題C.系統(tǒng)的可靠性只取決于硬件的質(zhì)量，與軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)無(wú)關(guān)D.定期進(jìn)行系統(tǒng)維護(hù)和更新，修復(fù)已知的漏洞和錯(cuò)誤，可以增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性5、當(dāng)一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)需要支持實(shí)時(shí)多媒體處理，例如在移動(dòng)設(shè)備上進(jìn)行高清視頻播放和錄制，對(duì)系統(tǒng)的處理能力和實(shí)時(shí)性有很高的要求。以下哪種硬件架構(gòu)和技術(shù)的組合能夠更好地滿足這種需求？（）A.單核處理器搭配高速緩存B.多核處理器并采用并行處理技術(shù)C.專(zhuān)用的多媒體處理芯片D.降低系統(tǒng)時(shí)鐘頻率以減少功耗6、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)存管理對(duì)于系統(tǒng)性能和資源利用至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備內(nèi)存資源有限，但需要運(yùn)行多個(gè)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(dòng)態(tài)內(nèi)存分配，讓任務(wù)根據(jù)需要隨時(shí)申請(qǐng)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(gè)任務(wù)分配固定的內(nèi)存空間，避免內(nèi)存碎片和分配開(kāi)銷(xiāo)C.不進(jìn)行內(nèi)存管理，讓任務(wù)自行競(jìng)爭(zhēng)內(nèi)存資源D.只依賴硬件的內(nèi)存管理機(jī)制，操作系統(tǒng)不參與內(nèi)存分配7、在嵌入式系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序起著關(guān)鍵的作用。假設(shè)一個(gè)嵌入式汽車(chē)控制系統(tǒng)需要與多種傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行通信。對(duì)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)，以下哪項(xiàng)是最為關(guān)鍵的？（）A.追求高性能，盡可能減少設(shè)備操作的響應(yīng)時(shí)間B.簡(jiǎn)化代碼，降低驅(qū)動(dòng)程序的復(fù)雜性C.確保驅(qū)動(dòng)程序的可移植性，能夠在不同的硬件平臺(tái)上運(yùn)行D.優(yōu)先考慮節(jié)省系統(tǒng)資源，降低驅(qū)動(dòng)程序的內(nèi)存占用8、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)核的實(shí)時(shí)性擴(kuò)展是提高系統(tǒng)響應(yīng)能力的重要手段。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要處理對(duì)時(shí)間要求極為嚴(yán)格的任務(wù)，如工業(yè)控制中的實(shí)時(shí)閉環(huán)控制。以下哪種實(shí)時(shí)性擴(kuò)展技術(shù)能夠更好地滿足這種硬實(shí)時(shí)需求？（）A.在內(nèi)核中增加搶占點(diǎn)，提高任務(wù)切換的及時(shí)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(jìn)行實(shí)時(shí)性擴(kuò)展，依靠默認(rèn)的內(nèi)核配置9、在嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中，調(diào)試工具和技術(shù)起著重要的作用。假設(shè)一個(gè)復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)在調(diào)試過(guò)程中遇到困難。以下關(guān)于調(diào)試的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用在線仿真器（ICE）進(jìn)行硬件級(jí)的調(diào)試，獲取詳細(xì)的系統(tǒng)狀態(tài)信息B.軟件調(diào)試工具如GDB可以幫助開(kāi)發(fā)者設(shè)置斷點(diǎn)、單步調(diào)試和查看變量值C.打印調(diào)試信息是一種簡(jiǎn)單但有效的調(diào)試方法，但會(huì)增加系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)D.一旦系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完成，就不再需要調(diào)試工具，因?yàn)橄到y(tǒng)已經(jīng)穩(wěn)定運(yùn)行10、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性是一個(gè)關(guān)鍵的特性。假設(shè)一個(gè)醫(yī)療設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)需要在嚴(yán)格的時(shí)間限制內(nèi)處理傳感器數(shù)據(jù)并做出響應(yīng)，以確?；颊叩陌踩Ｒ韵玛P(guān)于實(shí)時(shí)性的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)允許偶爾的任務(wù)超時(shí)，只要不頻繁發(fā)生B.軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格的要求，必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成C.硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)必須保證所有任務(wù)都能在規(guī)定的截止時(shí)間之前完成D.實(shí)時(shí)性只與操作系統(tǒng)的調(diào)度算法有關(guān)，與硬件性能無(wú)關(guān)11、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)在選擇時(shí)需要考慮多種因素。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要頻繁進(jìn)行文件的讀寫(xiě)操作，并且對(duì)文件的完整性要求較高。以下哪種文件系統(tǒng)可能更適合？（）A.exFAT文件系統(tǒng)，支持大容量存儲(chǔ)和快速讀寫(xiě)B(tài).ext4文件系統(tǒng)，具有較好的穩(wěn)定性和數(shù)據(jù)完整性C.FAT32文件系統(tǒng)，兼容性好但性能一般D.NTFS文件系統(tǒng)，適合復(fù)雜的文件管理需求12、嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能評(píng)估需要綜合考慮多個(gè)指標(biāo)。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)用于實(shí)時(shí)控制應(yīng)用。以下關(guān)于實(shí)時(shí)性能評(píng)估指標(biāo)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.任務(wù)響應(yīng)時(shí)間是指從任務(wù)請(qǐng)求到任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行的時(shí)間間隔B.任務(wù)切換時(shí)間是指從一個(gè)任務(wù)切換到另一個(gè)任務(wù)所需的時(shí)間C.系統(tǒng)吞吐量是指單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)完成的任務(wù)數(shù)量，是評(píng)估實(shí)時(shí)性能的唯一重要指標(biāo)D.資源利用率包括CPU利用率、內(nèi)存利用率等，也能反映系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能13、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(wú)法被喚醒14、在嵌入式系統(tǒng)中，電源管理對(duì)于延長(zhǎng)設(shè)備的電池壽命非常重要。假設(shè)一個(gè)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(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器的頻率和電壓來(lái)降低功耗B.設(shè)備在待機(jī)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(yùn)行狀態(tài)無(wú)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(dòng)調(diào)整電源模式15、當(dāng)開(kāi)發(fā)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)任務(wù)的調(diào)度要求非常嚴(yán)格。假設(shè)系統(tǒng)中有多個(gè)關(guān)鍵任務(wù)和非關(guān)鍵任務(wù)，關(guān)鍵任務(wù)需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成執(zhí)行，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在這種情況下，以下哪種任務(wù)調(diào)度算法能夠最好地滿足實(shí)時(shí)性要求？（）A.先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法C.時(shí)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(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）解釋常見(jiàn)傳感器（如溫度、濕度傳感器）的接口和數(shù)據(jù)讀取。2、（本題5分）解釋如何實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)通信。3、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)存屏障（MemoryBarrier）？三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）闡述嵌入式操作系統(tǒng)在智能農(nóng)業(yè)溫室自動(dòng)化控制系統(tǒng)中的重要性。分析其對(duì)溫室環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)、控制設(shè)備驅(qū)動(dòng)、自動(dòng)化決策等方面的影響，以及高效性和穩(wěn)定性要求。2、（本題5分）探討嵌入式操作系統(tǒng)在機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用。分析其在地圖構(gòu)建、路徑規(guī)劃和定位中的作用，以及對(duì)實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的要求。3、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)中的內(nèi)存管理的安全性。解釋內(nèi)存管理安全性的重要性，分析如何在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)安全的內(nèi)存管理。4、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)中的中斷向量表管理。解釋中斷向量表的作用和管理方法，分析如何在嵌入式系統(tǒng)中正確設(shè)置中斷向量表。5、（本