貴州師范大學《嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計》2023-2024學年第二學期期末試卷

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《嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)掛載和卸載需要謹慎處理。假設(shè)一個嵌入式設(shè)備在運行過程中需要動態(tài)掛載和卸載文件系統(tǒng)。以下關(guān)于這一操作的描述，正確的是：（）A.可以隨意進行文件系統(tǒng)的掛載和卸載，不會影響系統(tǒng)穩(wěn)定性B.在掛載和卸載時，需要處理好文件系統(tǒng)的一致性和數(shù)據(jù)完整性C.文件系統(tǒng)的掛載和卸載對系統(tǒng)性能沒有影響，無需特別關(guān)注D.嵌入式系統(tǒng)不支持動態(tài)文件系統(tǒng)掛載和卸載2、在嵌入式系統(tǒng)中，實時時鐘（RTC）對于時間相關(guān)的操作非常重要。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，哪一項是不正確的？（）A.實時時鐘可以在系統(tǒng)斷電時依靠備用電池保持時間的準確性B.可以通過編程設(shè)置實時時鐘的鬧鐘功能，實現(xiàn)定時喚醒系統(tǒng)C.實時時鐘的精度只取決于時鐘芯片的質(zhì)量，與軟件配置無關(guān)D.操作系統(tǒng)需要提供接口來讀取和設(shè)置實時時鐘的時間3、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)一個低優(yōu)先級任務(wù)正在執(zhí)行，此時一個高優(yōu)先級任務(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)會立即暫停低優(yōu)先級任務(wù)，切換到高優(yōu)先級任務(wù)執(zhí)行B.低優(yōu)先級任務(wù)會繼續(xù)執(zhí)行完當前的時間片，然后再切換到高優(yōu)先級任務(wù)C.操作系統(tǒng)會根據(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D.搶占式調(diào)度會導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此應(yīng)盡量避免使用4、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，對于實時性要求極高的任務(wù)，通常采用硬實時的處理方式。假設(shè)一個嵌入式控制系統(tǒng)需要在特定的時間內(nèi)完成對關(guān)鍵設(shè)備的控制操作。以下關(guān)于硬實時任務(wù)的描述，正確的是：（）A.硬實時任務(wù)必須在規(guī)定的截止時間之前完成，否則會導(dǎo)致嚴重后果B.即使系統(tǒng)資源緊張，硬實時任務(wù)也能優(yōu)先獲得所需的資源C.硬實時任務(wù)的執(zhí)行時間可以有一定的彈性，只要在大致范圍內(nèi)完成即可D.硬實時任務(wù)可以被其他高優(yōu)先級的非實時任務(wù)中斷5、嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)加載程序（Bootloader）的主要功能不包括（）A.初始化硬件B.加載內(nèi)核C.運行應(yīng)用程序D.提供交互界面6、當一個嵌入式操作系統(tǒng)需要支持多種不同類型的外部存儲設(shè)備，如SD卡、U盤和固態(tài)硬盤，以下哪種存儲驅(qū)動架構(gòu)能夠更好地實現(xiàn)對這些設(shè)備的統(tǒng)一管理和兼容？（）A.為每種存儲設(shè)備單獨編寫驅(qū)動程序B.基于通用的存儲驅(qū)動框架，為不同設(shè)備編寫適配層C.使用操作系統(tǒng)自帶的默認存儲驅(qū)動，不進行定制D.只支持一種主流的存儲設(shè)備，放棄對其他設(shè)備的支持7、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)一個嵌入式設(shè)備的內(nèi)存有限，需要高效地管理內(nèi)存。在這種情況下，以下哪種內(nèi)存管理技術(shù)可能最為適用？（）A.分頁式內(nèi)存管理，將內(nèi)存劃分為固定大小的頁面進行分配B.分段式內(nèi)存管理，根據(jù)程序的邏輯分段分配內(nèi)存C.動態(tài)內(nèi)存分配，在運行時根據(jù)需求分配和釋放內(nèi)存D.靜態(tài)內(nèi)存分配，在編譯時確定所有內(nèi)存的使用，避免運行時的分配開銷8、嵌入式操作系統(tǒng)的中斷處理機制對于系統(tǒng)的響應(yīng)性能至關(guān)重要。假設(shè)一個安防監(jiān)控嵌入式系統(tǒng)，需要及時響應(yīng)外部傳感器的中斷信號。以下關(guān)于中斷處理的描述，哪一項是正確的？（）A.中斷處理程序應(yīng)該盡可能短小精悍，以減少中斷響應(yīng)時間B.可以在中斷處理程序中執(zhí)行復(fù)雜的計算和數(shù)據(jù)處理C.中斷優(yōu)先級越高，響應(yīng)時間越慢D.中斷處理與系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度無關(guān)9、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的汽車電子系統(tǒng)中，需要處理來自多個傳感器的實時數(shù)據(jù)，并進行快速的數(shù)據(jù)分析和決策。例如，在自動駕駛場景中，需要對攝像頭、雷達和激光雷達的數(shù)據(jù)進行融合和處理。為了實現(xiàn)高效的數(shù)據(jù)處理和傳輸，以下哪種通信機制可能是最優(yōu)選擇？（）A.串行通信B.并行通信C.藍牙通信D.以太網(wǎng)通信10、對于一個運行嵌入式操作系統(tǒng)的智能醫(yī)療設(shè)備，例如血糖儀，需要與其他醫(yī)療設(shè)備或醫(yī)院信息系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)交互和集成。以下哪種數(shù)據(jù)接口和標準更適合這種醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用？（）A.USB接口，通用的數(shù)據(jù)傳輸接口B.藍牙低能耗（BLE）接口，低功耗短距離通信C.HL7標準，醫(yī)療領(lǐng)域的信息交換標準D.自定義的私有接口和數(shù)據(jù)格式11、在嵌入式系統(tǒng)的開發(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)用程序運行速度較慢。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，哪一項是不準確的？（）A.可以通過算法改進和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化來提高程序的執(zhí)行效率B.減少函數(shù)調(diào)用的開銷和避免不必要的內(nèi)存分配可以提升性能C.代碼優(yōu)化只需要關(guān)注程序的執(zhí)行速度，無需考慮代碼的可讀性和可維護性D.針對特定的硬件架構(gòu)進行優(yōu)化，如利用指令集的特性，可以顯著提高性能12、在嵌入式操作系統(tǒng)中，以下哪種同步機制可以用于實現(xiàn)多個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13、假設(shè)在一個嵌入式工業(yè)自動化設(shè)備中，需要與多個不同廠家的傳感器和執(zhí)行器進行通信和集成。為了解決設(shè)備之間的兼容性和互操作性問題，以下哪種通信協(xié)議和接口標準可能會被廣泛采用？（）A.ModbusB.CAN總線C.SPID.以上都是14、當為一個低功耗的嵌入式設(shè)備選擇處理器時，需要綜合考慮性能、功耗和成本等因素。假設(shè)設(shè)備對計算能力要求不高，但對電池續(xù)航有嚴格要求。以下哪種處理器類型最為適合？（）A.高性能的通用處理器B.低功耗的微控制器C.專用的數(shù)字信號處理器D.多核處理器15、在嵌入式系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，代碼的可移植性是一個重要的考慮因素。假設(shè)要將一個在一種嵌入式平臺上開發(fā)的軟件移植到另一個不同架構(gòu)的平臺上，為了減少移植的工作量，以下哪種方法最為有效？（）A.使用跨平臺的編程語言和庫B.針對新平臺重新編寫全部代碼C.盡量使用平臺相關(guān)的特性D.不考慮可移植性，只在原平臺上運行16、嵌入式操作系統(tǒng)的存儲管理需要考慮閃存的特性。假設(shè)一個嵌入式系統(tǒng)使用閃存作為主要存儲設(shè)備。以下關(guān)于閃存管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.閃存具有有限的寫入次數(shù)，需要采用磨損均衡算法延長其使用壽命B.閃存的讀寫速度比傳統(tǒng)硬盤快，但價格相對較高C.可以使用閃存轉(zhuǎn)換層（FTL）來模擬傳統(tǒng)的塊設(shè)備接口，方便操作系統(tǒng)使用D.閃存不需要進行垃圾回收和壞塊管理，因為其可靠性很高17、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)一個嵌入式系統(tǒng)的某個關(guān)鍵函數(shù)執(zhí)行效率較低，需要進行優(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18、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)中，需要同時控制多個家電設(shè)備，并保證各個設(shè)備之間的協(xié)調(diào)工作。以下哪種技術(shù)可以有效地實現(xiàn)設(shè)備之間的通信和協(xié)同？（）A.消息隊列B.共享內(nèi)存C.信號量D.以上都可以19、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，哪一項是不準確的？（）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)需求的前提下進行，避免影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性20、當為一個嵌入式設(shè)備選擇操作系統(tǒng)時，需要考慮其應(yīng)用領(lǐng)域和需求特點。假設(shè)一個設(shè)備需要支持實時性、低功耗和小型化，同時開發(fā)難度要相對較低。以下哪種嵌入式操作系統(tǒng)最為適合？（）A.FreeRTOSB.LinuxC.WindowsCED.VxWorks二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何根據(jù)可靠性測試結(jié)果改進嵌入式系統(tǒng)。2、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何實現(xiàn)公平有效的總線仲裁。3、（本題5分）解釋如何在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中有效地進行回歸測試。4、（本題5分）什么是嵌入式系統(tǒng)的代碼覆蓋率分析工具？5、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的代碼混淆技術(shù)有什么作用？三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）創(chuàng)建一個任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個氣體傳感器檢測氣體濃度。2、（本題5分）編寫一個嵌入式程序，實現(xiàn)按鍵控制LED的亮滅。3、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實現(xiàn)一個RTC時鐘的鬧鐘批量設(shè)置程序。4、（本題5分）創(chuàng)建一個任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個氯化氫傳感器檢測氯化氫濃度。5、（本題5分）創(chuàng)建一個任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個乙醇傳感器檢測乙醇濃度。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）結(jié)合實際案例，分析嵌入式