石家莊鐵道大學(xué)《嵌入式技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

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2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級_______學(xué)號_______姓名_______題號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、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）技術(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整電壓和頻率。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備的工作負(fù)載變化較大。以下關(guān)于DVFS的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.DVFS可以在系統(tǒng)負(fù)載低時(shí)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(shí)間，可能會影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能C.DVFS技術(shù)需要硬件支持，同時(shí)操作系統(tǒng)需要相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)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2、嵌入式操作系統(tǒng)中的進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制用于不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)調(diào)工作。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中有多個(gè)進(jìn)程需要協(xié)同完成一項(xiàng)任務(wù)，以下關(guān)于進(jìn)程間通信的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.管道是一種簡單的進(jìn)程間通信方式，數(shù)據(jù)只能單向流動(dòng)B.消息隊(duì)列可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的異步通信，消息可以按照一定的優(yōu)先級進(jìn)行處理C.共享內(nèi)存可以提供高效的進(jìn)程間數(shù)據(jù)共享，但需要注意同步和互斥問題D.進(jìn)程間通信只適用于同一種操作系統(tǒng)中的進(jìn)程，不同操作系統(tǒng)之間的進(jìn)程無法進(jìn)行通信3、嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)通信方式多種多樣。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中有多個(gè)任務(wù)需要頻繁交換數(shù)據(jù)。以下關(guān)于任務(wù)通信方式選擇的描述，正確的是：（）A.使用全局變量進(jìn)行任務(wù)間通信，簡單直接B.采用消息隊(duì)列、管道等機(jī)制，實(shí)現(xiàn)任務(wù)間的異步通信C.任務(wù)通信方式對系統(tǒng)性能和可靠性沒有影響，隨意選擇D.避免使用任何任務(wù)通信方式，減少系統(tǒng)復(fù)雜性4、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務(wù)間通信機(jī)制有多種，如信號量、消息隊(duì)列和共享內(nèi)存。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中有多個(gè)任務(wù)需要協(xié)同工作。以下關(guān)于任務(wù)間通信的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.信號量用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的同步和互斥B.消息隊(duì)列可以傳遞較大的數(shù)據(jù)量，但通信效率相對較低C.共享內(nèi)存可以提供快速的數(shù)據(jù)交換，但需要注意數(shù)據(jù)的一致性D.任務(wù)間通信機(jī)制的選擇只取決于任務(wù)的數(shù)量，與數(shù)據(jù)量和通信頻率無關(guān)5、嵌入式操作系統(tǒng)的圖形用戶界面（GUI）設(shè)計(jì)需要考慮資源限制和用戶體驗(yàn)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備具有小尺寸的顯示屏和有限的處理能力。以下關(guān)于嵌入式GUI設(shè)計(jì)的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.應(yīng)該選擇輕量級的GUI框架，以減少系統(tǒng)資源消耗B.圖形元素的設(shè)計(jì)應(yīng)該簡潔明了，避免過于復(fù)雜的動(dòng)畫和特效C.觸摸屏支持可以提高用戶交互的便利性，但會增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本D.由于資源限制，嵌入式GUI無法實(shí)現(xiàn)與桌面操作系統(tǒng)相同水平的用戶體驗(yàn)，因此無需關(guān)注用戶需求6、在嵌入式操作系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序起著重要的作用。假設(shè)要為一個(gè)新型的傳感器開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，該傳感器具有獨(dú)特的接口和通信協(xié)議。為了確保驅(qū)動(dòng)程序的高效性、穩(wěn)定性和可移植性，以下哪種開發(fā)方法和技術(shù)是最為關(guān)鍵的？（）A.直接在操作系統(tǒng)內(nèi)核中編寫驅(qū)動(dòng)代碼B.使用操作系統(tǒng)提供的驅(qū)動(dòng)框架和接口C.參考類似傳感器的驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行修改D.自行設(shè)計(jì)全新的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)7、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度算法決定了任務(wù)執(zhí)行的順序和時(shí)機(jī)。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中有多個(gè)任務(wù)，它們具有不同的優(yōu)先級和截止時(shí)間。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度算法的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.優(yōu)先級調(diào)度算法根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級來決定執(zhí)行順序，高優(yōu)先級任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行B.最早截止時(shí)間優(yōu)先調(diào)度算法選擇截止時(shí)間最早的任務(wù)執(zhí)行，以滿足任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求C.輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法將CPU時(shí)間平均分配給各個(gè)任務(wù)，適用于任務(wù)執(zhí)行時(shí)間相近的情況D.一旦任務(wù)的調(diào)度算法確定，就不能根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，以保證穩(wěn)定性8、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過程包括硬件初始化、內(nèi)核加載和系統(tǒng)配置等步驟。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)需要加載多個(gè)模塊和配置文件。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)置時(shí)鐘、初始化內(nèi)存控制器和其他外設(shè)B.內(nèi)核可以從只讀存儲器（ROM）、閃存或網(wǎng)絡(luò)等位置加載C.系統(tǒng)配置可以通過讀取配置文件或使用默認(rèn)設(shè)置來完成D.嵌入式操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過程是固定不變的，不能根據(jù)具體需求進(jìn)行定制和優(yōu)化9、當(dāng)一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)需要與外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信，例如物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上傳數(shù)據(jù)到云服務(wù)器，在網(wǎng)絡(luò)連接不穩(wěn)定或帶寬有限的情況下，以下哪種數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議和技術(shù)更適合保證數(shù)據(jù)的可靠傳輸？（）A.TCP協(xié)議，提供可靠的面向連接的傳輸B.UDP協(xié)議，快速但不可靠的傳輸C.HTTP協(xié)議，基于請求-響應(yīng)模式D.MQTT協(xié)議，專為低帶寬和不穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)10、嵌入式操作系統(tǒng)的安全機(jī)制對于保護(hù)系統(tǒng)和數(shù)據(jù)至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)金融支付終端的嵌入式系統(tǒng)，需要防止數(shù)據(jù)泄露和惡意攻擊。以下關(guān)于安全機(jī)制的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.采用加密技術(shù)對敏感數(shù)據(jù)進(jìn)行加密存儲和傳輸B.定期更新系統(tǒng)補(bǔ)丁，修復(fù)可能存在的安全漏洞C.可以完全依賴操作系統(tǒng)的默認(rèn)安全設(shè)置，無需額外的安全措施D.對用戶的身份進(jìn)行認(rèn)證和授權(quán)，限制非法訪問11、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的便攜式醫(yī)療設(shè)備時(shí)，需要考慮到設(shè)備的尺寸、重量和電池壽命。對于操作系統(tǒng)的選擇，以下哪種嵌入式操作系統(tǒng)可能具有更好的適應(yīng)性？（）A.FreeRTOSB.LinuxC.WindowsEmbeddedD.VxWorks12、在嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度中，優(yōu)先級調(diào)度是一種常見的策略?？紤]一個(gè)包含多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)的嵌入式系統(tǒng)，實(shí)時(shí)任務(wù)具有較高的優(yōu)先級。如果一個(gè)非實(shí)時(shí)任務(wù)正在執(zhí)行，此時(shí)一個(gè)高優(yōu)先級的實(shí)時(shí)任務(wù)就緒，會發(fā)生什么情況？（）A.立即切換到實(shí)時(shí)任務(wù)執(zhí)行B.等待非實(shí)時(shí)任務(wù)完成后再切換C.按照一定的時(shí)間片輪轉(zhuǎn)切換D.由用戶決定是否切換13、嵌入式操作系統(tǒng)中的存儲管理需要考慮閃存的特殊性質(zhì)，如有限的寫入次數(shù)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備頻繁寫入數(shù)據(jù)到閃存，為了延長閃存的壽命，以下哪種方法可能被采用？（）A.使用磨損均衡算法，均勻分配寫入操作到不同的閃存區(qū)域B.減少寫入操作的頻率，通過緩存數(shù)據(jù)批量寫入C.采用更高級的閃存技術(shù)，如3DNAND閃存，提高耐用性D.以上方法都可以有效地延長閃存的使用壽命14、嵌入式操作系統(tǒng)的引導(dǎo)加載程序（Bootloader）負(fù)責(zé)系統(tǒng)的初始化和啟動(dòng)引導(dǎo)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備的Bootloader需要支持從多種存儲介質(zhì)啟動(dòng)。以下關(guān)于Bootloader功能的描述，正確的是：（）A.Bootloader能夠檢測存儲介質(zhì)的類型，并選擇合適的啟動(dòng)鏡像加載B.Bootloader只負(fù)責(zé)從固定的存儲介質(zhì)啟動(dòng)，不能切換C.Bootloader在啟動(dòng)過程中不進(jìn)行任何硬件初始化操作D.Bootloader的功能單一，不能進(jìn)行系統(tǒng)升級等操作15、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)行順序控制二、簡答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）解釋任務(wù)執(zhí)行時(shí)間的確定性和資源分配的穩(wěn)定性。2、（本題5分）解釋在線調(diào)試和離線調(diào)試的方法。3、（本題5分）如何評估嵌入式操作系統(tǒng)的性能？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)在農(nóng)業(yè)無人機(jī)中的應(yīng)用。論述其在飛行控制、圖像采集和作物監(jiān)測中的作用，以及對穩(wěn)定性和低功耗的要求。2、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能能源管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。探討其在能源監(jiān)測、優(yōu)化調(diào)度、節(jié)能控制等方面的表現(xiàn)，以及如何提高系統(tǒng)的效率和可持續(xù)性。3、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)中的調(diào)試技術(shù)。比較常見的嵌入式調(diào)試方法，如在線調(diào)試、仿真調(diào)試等，討論其特點(diǎn)和適用場景。4、（本題5分）論述嵌入式操作系統(tǒng)在智能電網(wǎng)智能電表中的重要性。分析其在電能計(jì)量、數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程管理中的作用，以及對準(zhǔn)確性和可靠性的要求。5、（本題5分）探討嵌入式操作系統(tǒng)在智能門鈴中的作用。智