德陽科貿(mào)職業(yè)學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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《嵌入式系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)》2023-2024學(xué)年第二學(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、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要在低功耗的情況下保持系統(tǒng)的運(yùn)行。假設(shè)一個(gè)基于電池供電的嵌入式設(shè)備，在系統(tǒng)空閑時(shí)需要降低功耗以延長(zhǎng)電池壽命。以下哪種技術(shù)可以有效地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？（）A.動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整B.關(guān)閉部分不必要的硬件設(shè)備C.進(jìn)入睡眠模式D.以上都是2、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3、嵌入式操作系統(tǒng)在與網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，需要考慮網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性和可靠性。假設(shè)一個(gè)遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)，通過無線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。以下關(guān)于網(wǎng)絡(luò)連接的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.選擇穩(wěn)定的無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，如Wi-Fi或藍(lán)牙B.可以不考慮網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的強(qiáng)度和干擾，只要能連接就行C.對(duì)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)和糾錯(cuò)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性D.建立網(wǎng)絡(luò)連接的重試機(jī)制，以應(yīng)對(duì)暫時(shí)的網(wǎng)絡(luò)故障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)中，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的上下文切換時(shí)間對(duì)系統(tǒng)性能有影響。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要頻繁進(jìn)行任務(wù)切換。以下關(guān)于減少上下文切換時(shí)間的方法，正確的是：（）A.優(yōu)化任務(wù)的保存和恢復(fù)操作，減少數(shù)據(jù)的保存和恢復(fù)量B.增加任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，減少任務(wù)切換的頻率C.簡(jiǎn)化任務(wù)的上下文信息，只保存關(guān)鍵的狀態(tài)數(shù)據(jù)D.以上方法都可以有效地減少實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的上下文切換時(shí)間6、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7、在嵌入式系統(tǒng)的通信機(jī)制中，消息隊(duì)列是常用的一種方式。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中有多個(gè)任務(wù)需要相互通信和協(xié)作。以下關(guān)于消息隊(duì)列的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.消息隊(duì)列可以實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的異步通信，發(fā)送方無需等待接收方的響應(yīng)B.消息隊(duì)列可以存儲(chǔ)一定數(shù)量的消息，當(dāng)隊(duì)列滿時(shí)，新的消息可以等待或被丟棄C.消息隊(duì)列中的消息可以具有不同的優(yōu)先級(jí)，高優(yōu)先級(jí)消息先被處理D.消息隊(duì)列只能在同一進(jìn)程內(nèi)的任務(wù)之間使用，不能用于不同進(jìn)程之間的通信8、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常支持搶占式調(diào)度。假設(shè)一個(gè)低優(yōu)先級(jí)任務(wù)正在執(zhí)行，此時(shí)一個(gè)高優(yōu)先級(jí)任務(wù)就緒。以下關(guān)于搶占式調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)立即暫停低優(yōu)先級(jí)任務(wù)，切換到高優(yōu)先級(jí)任務(wù)執(zhí)行B.低優(yōu)先級(jí)任務(wù)會(huì)繼續(xù)執(zhí)行完當(dāng)前的時(shí)間片，然后再切換到高優(yōu)先級(jí)任務(wù)C.操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)任務(wù)的重要性決定是否搶占，而不是僅僅基于優(yōu)先級(jí)D.搶占式調(diào)度會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此應(yīng)盡量避免使用9、嵌入式操作系統(tǒng)中的引導(dǎo)加載程序（Bootloader）負(fù)責(zé)啟動(dòng)系統(tǒng)。假設(shè)一個(gè)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(xiàng)是不正確的？（）A.Bootloader可以從多種存儲(chǔ)介質(zhì)中加載操作系統(tǒng)內(nèi)核B.可以對(duì)Bootloader進(jìn)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(fù)D.良好的Bootloader設(shè)計(jì)應(yīng)該具有錯(cuò)誤恢復(fù)和升級(jí)功能10、在嵌入式操作系統(tǒng)中，以下哪種同步機(jī)制可以用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)線程對(duì)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11、在嵌入式系統(tǒng)的安全機(jī)制方面，需要防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和數(shù)據(jù)泄露。假設(shè)一個(gè)涉及敏感信息的嵌入式設(shè)備。以下關(guān)于安全機(jī)制的描述，正確的是：（）A.不采取任何安全措施，依賴設(shè)備的物理保護(hù)B.實(shí)施身份認(rèn)證、加密和訪問控制等安全策略C.安全機(jī)制會(huì)增加系統(tǒng)開銷，影響性能，應(yīng)盡量減少使用D.嵌入式系統(tǒng)不存在安全風(fēng)險(xiǎn)，無需關(guān)注12、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要在資源受限的環(huán)境下運(yùn)行。假設(shè)有一個(gè)嵌入式設(shè)備，其內(nèi)存和處理器性能都有限，需要運(yùn)行一個(gè)圖形用戶界面（GUI）應(yīng)用程序。以下哪種GUI框架可能是最適合的選擇？（）A.QtB.GTK+C.MiniGUID.WindowsPresentationFoundation13、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。假設(shè)一個(gè)智能手表的嵌入式系統(tǒng)，其中有顯示更新任務(wù)、傳感器數(shù)據(jù)采集任務(wù)和通信任務(wù)等。在這種情況下，以下哪種任務(wù)調(diào)度算法可能最適合？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法，按照任務(wù)到達(dá)的先后順序執(zhí)行B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，根據(jù)任務(wù)的重要性和緊急程度分配優(yōu)先級(jí)C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，每個(gè)任務(wù)輪流獲得固定的執(zhí)行時(shí)間D.隨機(jī)調(diào)度算法，隨機(jī)選擇任務(wù)執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)公平性14、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)需要適應(yīng)不同的存儲(chǔ)設(shè)備和應(yīng)用需求。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，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.FAT文件系統(tǒng)簡(jiǎn)單易用，但在閃存上的磨損均衡處理不夠好，可能影響閃存壽命B.EXT文件系統(tǒng)功能強(qiáng)大，適用于大容量存儲(chǔ)設(shè)備，但對(duì)于資源受限的嵌入式設(shè)備可能過于復(fù)雜C.JFFS2文件系統(tǒng)專門為閃存設(shè)計(jì)，具有較好的磨損均衡和掉電保護(hù)機(jī)制D.任何一種文件系統(tǒng)都可以在所有類型的嵌入式存儲(chǔ)設(shè)備上使用，無需考慮其特點(diǎn)和限制15、在嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要環(huán)節(jié)。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的某個(gè)關(guān)鍵函數(shù)執(zhí)行效率較低，需要進(jìn)行優(yōu)化。以下哪種優(yōu)化方法在不影響功能的前提下能夠最大程度地提高性能？（）A.減少函數(shù)的參數(shù)數(shù)量B.使用更高效的算法重新實(shí)現(xiàn)函數(shù)C.減少函數(shù)內(nèi)部的條件判斷D.增加函數(shù)的代碼注釋以提高可讀性二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）簡(jiǎn)述常見的根文件系統(tǒng)類型。2、（本題5分）解釋如何增強(qiáng)嵌入式系統(tǒng)的可移植性。3、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的可裁剪性？三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能電網(wǎng)系統(tǒng)中的應(yīng)用。討論其對(duì)電力監(jiān)測(cè)、故障診斷、能源管理等方面的貢獻(xiàn)，以及如何保障系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。2、（本題5分）以智能家電遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)為例，綜合分析嵌入式操作系統(tǒng)的作用。涵蓋設(shè)備連接、遠(yuǎn)程操作、狀態(tài)反饋等方面，以及面臨的挑戰(zhàn)和解決方法。3、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用。討論其在控制流程、數(shù)據(jù)采集與處理、通信協(xié)議等方面的表現(xiàn)，以及如何提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。4、（本題5分）以一個(gè)智能煙霧報(bào)警器的低功耗設(shè)計(jì)為例，分析嵌入式操作系統(tǒng)在其中的作用，包括電源管理、傳感器休眠機(jī)制、通信優(yōu)化等方面，討論其在消防安全中的可靠性保障。5、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能交通信號(hào)燈中的應(yīng)用及優(yōu)化。智能交通信號(hào)燈需要根據(jù)交通流量實(shí)時(shí)調(diào)整，