石家庄铁道大学《嵌入式系统设计与开发实践》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《嵌入式系统设计与开发实践》2023-2024学年第二学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在嵌入式系统开发中，对于资源受限的设备，代码尺寸的优化至关重要。假设一个嵌入式应用程序的代码尺寸过大。以下关于代码优化的方法，正确的是：（）A.使用更高效的算法和数据结构，减少代码量B.去除未使用的函数和变量，精简代码C.选择合适的编译器优化选项，对代码进行优化D.以上方法都可以有效地减小嵌入式应用程序的代码尺寸2、嵌入式操作系统常常需要支持多线程编程。假设一个嵌入式应用程序需要同时执行多个并发任务，以下关于多线程编程的描述，哪一项是不准确的？（）A.多线程可以提高系统的并发性和响应性B.线程之间可以通过共享内存进行数据交换C.多线程编程比多进程编程更节省系统资源D.线程之间的同步和互斥可以通过信号量和互斥锁来实现，不需要考虑其他因素3、在一个基于嵌入式操作系统的工业控制设备中，例如数控机床的控制系统，需要对多个执行机构进行精确的定时控制，以保证加工精度和效率。以下哪种定时机制在这种情况下能够提供更高的定时精度和稳定性？（）A.软件定时器，通过操作系统的时钟中断实现B.硬件定时器，利用专门的定时器芯片C.基于网络时间协议（NTP）的定时D.不使用定时机制，依靠任务的执行顺序控制4、嵌入式系统的引导加载程序（Bootloader）的主要功能不包括（）A.初始化硬件B.加载内核C.运行应用程序D.提供交互界面5、当对嵌入式系统进行性能测试时，需要评估多个方面的指标。假设要测试一个嵌入式设备在处理不同负载情况下的响应时间、资源利用率和功耗等。以下哪种测试工具和方法的组合最为有效？（）A.使用性能分析工具，如ProfilerB.进行压力测试和基准测试C.人工观察和记录系统性能D.只测试部分功能，忽略整体性能6、在嵌入式系统的存储扩展中，SD卡是一种常见的存储设备。假设一个嵌入式设备需要使用SD卡来存储大量的数据，以下关于SD卡的描述，哪一项是不正确的？（）A.SD卡具有体积小、容量大、读写速度快等优点B.SD卡分为SDHC和SDXC等不同的规格，其性能和容量有所差异C.嵌入式操作系统需要提供相应的驱动程序来支持SD卡的读写操作D.SD卡的数据读写是通过串行接口进行的，速度较慢，不适合大数据量的传输7、在嵌入式系统开发中，电源管理的策略需要根据系统的工作模式进行调整。假设一个嵌入式设备有正常工作模式和低功耗模式。以下关于电源管理模式切换的描述，正确的是：（）A.根据系统的负载和任务需求，自动在不同模式之间切换B.由用户手动选择电源管理模式，以适应不同的使用场景C.系统始终保持在正常工作模式，以保证性能不受影响D.低功耗模式只在电池电量低于一定阈值时启用8、在嵌入式系统的网络通信中，协议的选择需要考虑带宽、实时性和资源消耗等因素。假设一个低带宽、对实时性要求较高的嵌入式网络。以下关于网络协议选择的描述，正确的是：（）A.选择TCP协议，因其可靠的传输机制B.选择UDP协议，并在应用层实现必要的可靠性和错误处理机制，以满足实时性要求C.使用复杂的高层网络协议，以提供丰富的功能D.不考虑网络协议，直接进行原始数据传输9、在嵌入式系统的存储扩展中，外部存储卡的使用很常见。假设一个数码相机的嵌入式系统需要使用SD卡扩展存储容量。以下关于SD卡的使用，哪一项是不正确的？（）A.可以在运行时动态插拔SD卡，系统会自动识别B.需要考虑SD卡的读写速度和容量，以满足系统需求C.对SD卡的操作需要进行错误处理，防止数据丢失D.不同类型的SD卡（如SDHC和SDXC）在嵌入式系统中可以通用10、嵌入式操作系统常常需要在资源受限的环境下运行。假设有一个嵌入式设备，其内存和处理器性能都有限，需要运行一个图形用户界面（GUI）应用程序。以下哪种GUI框架可能是最适合的选择？（）A.QtB.GTK+C.MiniGUID.WindowsPresentationFoundation11、在嵌入式系统中，中断处理是响应外部事件的重要机制。假设一个嵌入式设备需要实时响应外部传感器的中断信号。以下关于中断处理的描述，哪一项是不准确的？（）A.中断处理程序应该尽可能短小精悍，以减少中断响应时间B.可以设置中断优先级，高优先级中断可以打断低优先级中断的处理C.中断处理完成后，系统会自动返回到被中断的任务继续执行D.为了提高系统的稳定性，应该尽量减少中断的使用，采用轮询方式获取外部事件12、嵌入式操作系统的可靠性和稳定性对于系统的正常运行至关重要。假设一个嵌入式系统运行在恶劣的环境中，可能会受到电磁干扰和温度变化的影响。为了提高系统的可靠性，以下哪种措施可能是有效的？（）A.增加硬件冗余，如备用电源和存储设备B.采用容错算法，能够在出现错误时自动恢复C.进行严格的软件测试和验证，确保代码的质量D.以上措施都可以提高系统在恶劣环境下的可靠性13、嵌入式操作系统的启动过程包括硬件初始化、内核加载和系统配置等步骤。假设一个嵌入式设备在启动时需要加载多个模块和配置文件。以下关于启动过程的描述，哪一项是不正确的？（）A.硬件初始化包括设置时钟、初始化内存控制器和其他外设B.内核可以从只读存储器（ROM）、闪存或网络等位置加载C.系统配置可以通过读取配置文件或使用默认设置来完成D.嵌入式操作系统的启动过程是固定不变的，不能根据具体需求进行定制和优化14、嵌入式操作系统的安全机制对于保护系统和数据至关重要。假设一个金融支付终端的嵌入式系统，需要防止数据泄露和恶意攻击。以下关于安全机制的描述，哪一项是不正确的？（）A.采用加密技术对敏感数据进行加密存储和传输B.定期更新系统补丁，修复可能存在的安全漏洞C.可以完全依赖操作系统的默认安全设置，无需额外的安全措施D.对用户的身份进行认证和授权，限制非法访问15、嵌入式操作系统在工业控制领域有着广泛应用。假设一个工业控制系统需要高稳定性和确定性的操作。以下关于工业控制中操作系统的特点，正确的是：（）A.具备硬实时性、高可靠性和可预测的性能B.可以容忍一定程度的延迟和不确定性C.对操作系统的稳定性和性能要求不高，功能实现为主D.工业控制中的操作系统与一般嵌入式系统相同16、在嵌入式操作系统中，内存管理是一个关键问题。假设一个嵌入式设备需要同时运行多个任务，且这些任务对内存的需求各不相同。为了有效地利用有限的内存资源，同时保证系统的稳定性和响应性，以下哪种内存管理策略最为合适？（）A.固定分区分配B.动态分区分配C.分页式存储管理D.分段式存储管理17、在嵌入式系统的存储架构中，ROM和RAM都有各自的用途。假设一个嵌入式设备需要存储固化的程序代码和运行时的数据。以下关于存储选择的描述，正确的是：（）A.将程序代码和数据都存储在ROM中，以保证数据不丢失B.把程序代码存储在ROM，运行时的数据存储在RAM中C.全部使用RAM存储，提高读写速度D.存储选择对系统性能没有影响，可以随意安排18、在嵌入式操作系统中，任务的优先级反转是一个可能出现的问题。假设一个高优先级任务需要等待一个被低优先级任务占用的资源，导致高优先级任务被阻塞。以下哪种方法能够有效地避免或解决任务优先级反转的问题？（）A.提升低优先级任务的优先级，使其尽快释放资源B.禁止低优先级任务占用关键资源C.使用优先级继承机制，暂时提高占用资源的低优先级任务的优先级D.不处理优先级反转问题，依靠任务调度算法自动解决19、在嵌入式系统的安全机制方面，需要防止未经授权的访问和数据泄露。假设一个涉及敏感信息的嵌入式设备。以下关于安全机制的描述，正确的是：（）A.不采取任何安全措施，依赖设备的物理保护B.实施身份认证、加密和访问控制等安全策略C.安全机制会增加系统开销，影响性能，应尽量减少使用D.嵌入式系统不存在安全风险，无需关注20、在嵌入式系统中，内存保护机制可以防止程序错误导致的系统崩溃。假设一个应用程序出现了内存访问越界的错误。以下关于内存保护机制的作用，正确的是：（）A.内存保护机制能够及时发现并阻止越界访问，避免影响其他程序的运行B.内存保护机制会自动修复越界访问造成的数据错误C.即使有内存保护机制，越界访问也可能导致系统立即死机D.内存保护机制只对操作系统内核有效，对应用程序不起作用二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释在嵌入式系统中如何进行RTC的时间校准。2、（本题5分）简述错误日志分析和调试工具的使用。3、（本题5分）解释如何利用代码覆盖率分析结果提高嵌入式软件的质量。4、（本题5分）简述接口测试的类型和方法。5、（本题5分）简述嵌入式操作系统中的网络支持。三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在嵌入式操作系统中，实现一个Wi-Fi信号强度检测程序。2、（本题5分）在嵌入式系统中，实现一个B树数据结构，并进行查找操作。3、（本题5分）用嵌入式操作系统编写一个电阻式传感器的驱动程序。4、（本题5分）利用嵌入式操作系统实现一个DMA数据传输程序，提高数据传输效率。5、（本题5分）用嵌入式操作系统编写一个超声波液位传感器的驱动程序。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）论述嵌入式操作系统在智能交通