湖南信息学院《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15个小题，每小题1分，共15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、嵌入式操作系统中的文件系统通常需要支持掉电保护。假设一个嵌入式设备在写入文件时突然掉电。以下关于掉电保护的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以采用日志文件系统来记录文件操作的过程，以便在掉电后恢复B.掉电保护机制需要硬件提供电源备份或者电容储能C.文件系统的缓存管理对于掉电保护至关重要，应及时将缓存数据写入存储介质D.一旦发生掉电，文件系统中的数据必然会丢失，无法恢复2、嵌入式操作系统的内核通常支持抢占式调度。假设一个低优先级任务正在执行，此时一个高优先级任务就绪。以下关于抢占式调度的描述，正确的是：（）A.操作系统会立即暂停低优先级任务，切换到高优先级任务执行B.低优先级任务会继续执行完当前的时间片，然后再切换到高优先级任务C.操作系统会根据任务的重要性决定是否抢占，而不是仅仅基于优先级D.抢占式调度会导致系统不稳定，因此应尽量避免使用3、在嵌入式系统的开发过程中，调试工具和技术起着重要作用。假设一个复杂的嵌入式系统出现了运行时错误。以下关于调试方法的描述，哪一项是错误的？（）A.可以使用硬件调试器，如JTAG接口，直接访问和控制处理器的内部状态B.软件调试工具可以在代码中插入打印语句，输出关键变量的值来辅助调试C.在线仿真器可以完全模拟嵌入式系统的运行环境，提供最准确的调试信息D.一旦系统开发完成并投入使用，就不再需要调试工具和技术，因为系统应该是稳定可靠的4、在嵌入式系统中，文件系统的选择需要考虑存储介质和系统需求。假设一个嵌入式设备使用闪存作为存储介质。以下关于文件系统选择的描述，正确的是：（）A.选择传统的FAT文件系统，因其广泛支持且简单易用B.使用专门为闪存优化的文件系统，如JFFS2或UBIFS，以提高闪存的使用寿命和性能C.不使用文件系统，直接以原始数据方式存储和访问文件D.任何文件系统都可以在闪存上正常工作，无需特别选择5、当设计一个基于嵌入式操作系统的低功耗系统时，例如用于物联网的远程传感器节点，其电源供应有限，需要长时间依靠电池工作。在这种情况下，除了硬件层面的节能设计，操作系统层面也需要采取相应的策略。以下哪种操作系统层面的节能策略最为有效？（）A.降低处理器的工作频率B.动态关闭暂时不用的设备C.减少系统的任务切换次数D.采用简单的任务调度算法，降低调度开销6、嵌入式操作系统中的定时器是常用的功能模块。假设一个嵌入式系统需要实现精确的定时功能。以下关于定时器的描述，正确的是：（）A.可以通过软件定时器实现较精确的定时，但会占用较多的CPU资源B.硬件定时器具有更高的精度和可靠性，不受CPU负载影响C.可以通过调整定时器的时钟源和分频系数来设置定时时间D.以上描述都是关于嵌入式操作系统中定时器的正确特点7、嵌入式操作系统的任务调度算法直接影响系统的性能和实时性。假设一个有多个实时任务和非实时任务的系统。以下关于任务调度算法选择的描述，正确的是：（）A.采用先来先服务（FCFS）调度算法，保证任务的公平性B.选择基于优先级的调度算法，优先执行实时任务C.使用时间片轮转调度算法，平均分配CPU时间给所有任务D.任务调度算法对系统性能影响不大，可以随意选择8、在嵌入式系统中，设备驱动程序负责与硬件设备进行通信。假设一个嵌入式设备需要与多种外部设备交互，如传感器、显示器等。以下关于设备驱动程序的描述，哪一项是不准确的？（）A.设备驱动程序需要提供与硬件设备通信的接口，将硬件操作抽象为软件可调用的函数B.设备驱动程序可以分为字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动等不同类型C.为了提高系统的可移植性，设备驱动程序应该与具体的硬件平台紧密耦合，以充分发挥硬件性能D.好的设备驱动程序应该具备错误处理和资源管理的能力，以保证系统的稳定性和可靠性9、嵌入式操作系统的内核移植是一项复杂的工作。假设要将一个现有的内核移植到一个新的硬件平台上，需要修改内核的多个部分。以下哪个方面的修改通常是最为关键和困难的？（）A.驱动程序的适配B.内存管理的调整C.进程调度的优化D.中断处理的修改10、在嵌入式系统的资源受限环境下，代码优化至关重要。假设一个对性能和代码大小有严格要求的嵌入式应用。以下关于代码优化的描述，正确的是：（）A.只关注算法优化，忽略代码可读性B.在不影响功能的前提下，对代码进行算法、内存使用和指令级的优化C.代码优化效果不明显，不值得花费精力D.嵌入式系统的代码无需优化，能运行即可11、在嵌入式操作系统中，代码的优化对于提高系统性能至关重要。假设一个关键函数需要在有限的时间内完成大量计算，为了提高其执行效率，以下哪种优化方法最为有效？（）A.算法改进B.代码向量化C.减少函数调用D.以上方法综合运用12、当设计一个基于嵌入式操作系统的可穿戴健康监测设备时，需要考虑到设备的舒适性和佩戴方式。对于传感器的选择和布局，以下哪种方案可能是最优的？（）A.集成式传感器B.分布式传感器C.柔性传感器D.以上都有可能13、在嵌入式系统中，实时时钟（RTC）对于时间相关的操作非常重要。假设一个嵌入式设备需要精确的时间记录和定时功能。以下关于实时时钟的描述，哪一项是不正确的？（）A.实时时钟可以在系统断电时依靠备用电池保持时间的准确性B.可以通过编程设置实时时钟的闹钟功能，实现定时唤醒系统C.实时时钟的精度只取决于时钟芯片的质量，与软件配置无关D.操作系统需要提供接口来读取和设置实时时钟的时间14、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15、嵌入式操作系统中的中断处理机制对于系统的及时响应和稳定性起着关键作用。假设一个嵌入式系统正在执行一个关键任务，此时发生了一个高优先级的中断。以下关于中断处理的描述，正确的是：（）A.系统立即暂停当前任务，转去处理中断，中断处理完成后返回原任务继续执行B.系统先完成当前任务，再处理中断，以保证任务的连续性C.系统根据中断的优先级决定是否暂停当前任务，如果优先级低则忽略中断D.系统拒绝所有中断，直到当前任务完成，以防止任务被中断干扰二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释轻量级数据库的选择和优化。2、（本题5分）解释在嵌入式系统中如何优化中断嵌套的性能。3、（本题5分）在嵌入式系统中，如何进行异常处理？4、（本题5分）嵌入式操作系统中的无线通信模块（如Wi-Fi）的驱动开发要点有哪些？三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）以智能机器人导航系统为例，综合分析嵌入式操作系统的重要性。包括对地图构建、路径规划、定位导航等方面的要求，以及如何满足这些要求。2、（本题5分）分析嵌入式操作系统在智能家居系统中的作用，包括设备管理、通信协议支持、实时性要求等方面，探讨其对智能家居体验的影响。3、（本题5分）分析嵌入式操作系统在医疗设备数据管理系统中的应用。探讨其对医疗数据存储、查询、分析等方面的作用，以及数据安全需求。4、（本题5分）以一个智能空气检测仪的多参数检测功能为例，分析嵌入式操作系统在其中的作用，包括空气质量参数检测、传感器数据融合、数据显示与分析等方面，讨论其对环境监测的准确性提升。5、（本题5分）以一个智能烟雾报警器的联动功能为例，分析嵌入式操作系统在其中的作用，包括与其他设备的联动、报警通知方式、应急处理等方面，讨论其在消防安全中的重要性