蘭州理工大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

站名：站名：年級專業(yè)：姓名：學(xué)號(hào)：凡年級專業(yè)、姓名、學(xué)號(hào)錯(cuò)寫、漏寫或字跡不清者，成績按零分記?！堋狻€…………第1頁，共1頁蘭州理工大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)開發(fā)》

2023-2024學(xué)年第二學(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20個(gè)小題，每小題1分，共20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)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)2、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3、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(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)存碎片和分配開銷C.不進(jìn)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(jī)制，操作系統(tǒng)不參與內(nèi)存分配4、當(dāng)對嵌入式系統(tǒng)進(jìn)行性能測試時(shí)，需要評估多個(gè)方面的指標(biāo)。假設(shè)要測試一個(gè)嵌入式設(shè)備在處理不同負(fù)載情況下的響應(yīng)時(shí)間、資源利用率和功耗等。以下哪種測試工具和方法的組合最為有效？（）A.使用性能分析工具，如ProfilerB.進(jìn)行壓力測試和基準(zhǔn)測試C.人工觀察和記錄系統(tǒng)性能D.只測試部分功能，忽略整體性能5、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6、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過程包括硬件初始化、引導(dǎo)加載程序和內(nèi)核啟動(dòng)等階段。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)在啟動(dòng)時(shí)出現(xiàn)故障。以下關(guān)于啟動(dòng)過程的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.硬件初始化包括設(shè)置處理器的工作模式、初始化內(nèi)存控制器等B.引導(dǎo)加載程序負(fù)責(zé)將操作系統(tǒng)內(nèi)核加載到內(nèi)存中，并將控制權(quán)交給內(nèi)核C.內(nèi)核啟動(dòng)后會(huì)進(jìn)行設(shè)備驅(qū)動(dòng)的加載和系統(tǒng)配置的初始化D.一旦啟動(dòng)過程出現(xiàn)故障，只能重新設(shè)計(jì)硬件來解決問題，無法通過軟件調(diào)試7、在一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的工業(yè)控制設(shè)備中，例如數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)，需要對多個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行精確的定時(shí)控制，以保證加工精度和效率。以下哪種定時(shí)機(jī)制在這種情況下能夠提供更高的定時(shí)精度和穩(wěn)定性？（）A.軟件定時(shí)器，通過操作系統(tǒng)的時(shí)鐘中斷實(shí)現(xiàn)B.硬件定時(shí)器，利用專門的定時(shí)器芯片C.基于網(wǎng)絡(luò)時(shí)間協(xié)議（NTP）的定時(shí)D.不使用定時(shí)機(jī)制，依靠任務(wù)的執(zhí)行順序控制8、在一個(gè)嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中，如智能路由器，需要處理大量的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包，并進(jìn)行快速的路由決策。為了提高網(wǎng)絡(luò)性能和數(shù)據(jù)包處理速度，以下哪種技術(shù)可能會(huì)被應(yīng)用？（）A.硬件加速B.軟件優(yōu)化C.負(fù)載均衡D.以上都是9、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)，以確保患者的安全。以下關(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)，與硬件性能無關(guān)10、嵌入式操作系統(tǒng)的調(diào)試工具對于開發(fā)和排錯(cuò)非常重要。假設(shè)一個(gè)智能門鎖的嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)了故障，需要進(jìn)行調(diào)試。以下關(guān)于調(diào)試工具的選擇和使用，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以使用在線調(diào)試器，實(shí)時(shí)查看系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和變量值B.打印輸出調(diào)試信息是一種簡單但有效的調(diào)試方法C.不需要對調(diào)試代碼進(jìn)行優(yōu)化，以免影響系統(tǒng)性能D.調(diào)試工具的使用應(yīng)該盡量減少對系統(tǒng)正常運(yùn)行的影響11、嵌入式系統(tǒng)的可靠性設(shè)計(jì)是確保系統(tǒng)在各種惡劣環(huán)境下正常運(yùn)行的關(guān)鍵。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備將用于高溫、高濕度和強(qiáng)電磁干擾的環(huán)境中，為了提高系統(tǒng)的可靠性，以下哪種措施最為重要？（）A.采用冗余設(shè)計(jì)B.加強(qiáng)電磁屏蔽C.進(jìn)行嚴(yán)格的測試D.選擇高質(zhì)量的元器件12、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了適應(yīng)特定的硬件資源和應(yīng)用需求。假設(shè)一個(gè)資源受限的嵌入式系統(tǒng)。以下關(guān)于內(nèi)核裁剪的描述，正確的是：（）A.保留操作系統(tǒng)的所有功能，不進(jìn)行裁剪，以應(yīng)對未來可能的功能擴(kuò)展B.只裁剪不常用的功能模塊，而保留核心功能模塊的完整C.隨意裁剪內(nèi)核功能，不考慮系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性D.內(nèi)核裁剪對系統(tǒng)性能沒有影響，無需謹(jǐn)慎操作13、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(gè)嵌入式音頻處理系統(tǒng)，需要實(shí)時(shí)處理大量的音頻數(shù)據(jù)。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的方法，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.減少函數(shù)調(diào)用的層次，提高代碼執(zhí)行效率B.使用復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來提高代碼的可讀性，而不考慮性能C.優(yōu)化算法，減少不必要的計(jì)算和重復(fù)操作D.利用硬件特性，如特定的指令集和寄存器，進(jìn)行優(yōu)化14、嵌入式操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)通常需要支持掉電保護(hù)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備在寫入文件時(shí)突然掉電。以下關(guān)于掉電保護(hù)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以采用日志文件系統(tǒng)來記錄文件操作的過程，以便在掉電后恢復(fù)B.掉電保護(hù)機(jī)制需要硬件提供電源備份或者電容儲(chǔ)能C.文件系統(tǒng)的緩存管理對于掉電保護(hù)至關(guān)重要，應(yīng)及時(shí)將緩存數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)介質(zhì)D.一旦發(fā)生掉電，文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)必然會(huì)丟失，無法恢復(fù)15、嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度算法直接影響系統(tǒng)的性能和響應(yīng)能力。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中有多個(gè)任務(wù)，包括實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)。以下哪種調(diào)度算法可能最適合這種情況？（）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.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，為每個(gè)任務(wù)分配固定的時(shí)間片輪流執(zhí)行C.優(yōu)先級調(diào)度算法，根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級決定執(zhí)行順序，高優(yōu)先級任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行D.隨機(jī)調(diào)度算法，隨機(jī)選擇任務(wù)執(zhí)行，以平衡任務(wù)的執(zhí)行機(jī)會(huì)16、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信模塊時(shí)，需要考慮網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的選擇和優(yōu)化。假設(shè)該設(shè)備需要在不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行可靠的數(shù)據(jù)傳輸，并且對帶寬的利用要求較高。以下哪種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和技術(shù)的組合最為合適？（）A.TCP/IP協(xié)議，不進(jìn)行任何優(yōu)化B.UDP協(xié)議，結(jié)合數(shù)據(jù)重傳機(jī)制C.HTTP協(xié)議，采用壓縮傳輸D.自定義協(xié)議，根據(jù)具體需求優(yōu)化17、嵌入式操作系統(tǒng)的移植是將其適配到不同的硬件平臺(tái)上。假設(shè)要將一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)從一種微控制器移植到另一種微控制器。以下關(guān)于操作系統(tǒng)移植的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.需要修改與硬件相關(guān)的代碼，如驅(qū)動(dòng)程序和底層接口B.操作系統(tǒng)的內(nèi)核部分通常具有較好的可移植性，無需進(jìn)行大量修改C.不同微控制器的寄存器配置和中斷處理方式可能不同，需要相應(yīng)調(diào)整D.只要操作系統(tǒng)的源代碼開放，就可以輕松地將其移植到任何硬件平臺(tái)上，無需考慮兼容性問題18、在嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）管理中，需要確保時(shí)間的準(zhǔn)確性和可靠性。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備對時(shí)間精度有較高要求。以下關(guān)于RTC管理的描述，正確的是：（）A.依賴外部網(wǎng)絡(luò)獲取時(shí)間，不使用本地RTCB.定期校準(zhǔn)RTC，并在系統(tǒng)重啟時(shí)保持時(shí)間的連續(xù)性C.RTC對系統(tǒng)功能沒有重要影響，無需特別管理D.嵌入式系統(tǒng)不支持RTC功能19、嵌入式操作系統(tǒng)與外部設(shè)備的通信接口通常采用串行通信或并行通信。假設(shè)一個(gè)工業(yè)控制設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)需要與多個(gè)傳感器進(jìn)行高速通信。以下關(guān)于通信接口選擇的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.串行通信速度慢，但線路簡單，適合遠(yuǎn)距離傳輸B.并行通信速度快，但線路復(fù)雜，適合短距離傳輸C.只考慮通信速度，選擇最快的通信接口，不考慮其他因素D.根據(jù)實(shí)際需求綜合考慮通信速度、距離、成本等因素選擇合適的通信接口20、嵌入式操作系統(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)需要初始化硬件設(shè)備、加載內(nèi)核和應(yīng)用程序。為了縮短啟動(dòng)時(shí)間，同時(shí)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以下哪種啟動(dòng)優(yōu)化方法最為有效？（）A.減少初始化步驟B.壓縮內(nèi)核和應(yīng)用程序C.并行化啟動(dòng)過程中的部分任務(wù)D.不進(jìn)行任何優(yōu)化，保持默認(rèn)啟動(dòng)流程二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的接口測試？2、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的虛擬化技術(shù)？3、（本題5分）簡述嵌入式操作系統(tǒng)中的時(shí)鐘管理。4、（本題5分）解釋視頻流的解碼、緩存和播放控制。5、（本題5分）什么是嵌入式操作系統(tǒng)的可擴(kuò)展性？三、編程題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)AVL樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行平衡調(diào)整操作。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用Wi-Fi模塊進(jìn)行無線通信。3、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個(gè)二氧化硫傳感器檢測二氧化硫濃度。4、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個(gè)化學(xué)傳感器的驅(qū)動(dòng)程序。5、（本題5分）編寫代碼，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的音頻播放功能。四、分析題（本大