贵州师范大学《嵌入式系统结构与设计》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《嵌入式系统结构与设计》2023-2024学年第二学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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、嵌入式操作系统的文件系统挂载和卸载需要谨慎处理。假设一个嵌入式设备在运行过程中需要动态挂载和卸载文件系统。以下关于这一操作的描述，正确的是：（）A.可以随意进行文件系统的挂载和卸载，不会影响系统稳定性B.在挂载和卸载时，需要处理好文件系统的一致性和数据完整性C.文件系统的挂载和卸载对系统性能没有影响，无需特别关注D.嵌入式系统不支持动态文件系统挂载和卸载2、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3、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4、在嵌入式系统开发中，对于实时性要求极高的任务，通常采用硬实时的处理方式。假设一个嵌入式控制系统需要在特定的时间内完成对关键设备的控制操作。以下关于硬实时任务的描述，正确的是：（）A.硬实时任务必须在规定的截止时间之前完成，否则会导致严重后果B.即使系统资源紧张，硬实时任务也能优先获得所需的资源C.硬实时任务的执行时间可以有一定的弹性，只要在大致范围内完成即可D.硬实时任务可以被其他高优先级的非实时任务中断5、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6、当一个嵌入式操作系统需要支持多种不同类型的外部存储设备，如SD卡、U盘和固态硬盘，以下哪种存储驱动架构能够更好地实现对这些设备的统一管理和兼容？（）A.为每种存储设备单独编写驱动程序B.基于通用的存储驱动框架，为不同设备编写适配层C.使用操作系统自带的默认存储驱动，不进行定制D.只支持一种主流的存储设备，放弃对其他设备的支持7、嵌入式操作系统的内存管理对于系统性能和资源利用至关重要。假设一个嵌入式设备的内存有限，需要高效地管理内存。在这种情况下，以下哪种内存管理技术可能最为适用？（）A.分页式内存管理，将内存划分为固定大小的页面进行分配B.分段式内存管理，根据程序的逻辑分段分配内存C.动态内存分配，在运行时根据需求分配和释放内存D.静态内存分配，在编译时确定所有内存的使用，避免运行时的分配开销8、嵌入式操作系统的中断处理机制对于系统的响应性能至关重要。假设一个安防监控嵌入式系统，需要及时响应外部传感器的中断信号。以下关于中断处理的描述，哪一项是正确的？（）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.可以在中断处理程序中执行复杂的计算和数据处理C.中断优先级越高，响应时间越慢D.中断处理与系统的任务调度无关9、在一个基于嵌入式操作系统的汽车电子系统中，需要处理来自多个传感器的实时数据，并进行快速的数据分析和决策。例如，在自动驾驶场景中，需要对摄像头、雷达和激光雷达的数据进行融合和处理。为了实现高效的数据处理和传输，以下哪种通信机制可能是最优选择？（）A.串行通信B.并行通信C.蓝牙通信D.以太网通信10、对于一个运行嵌入式操作系统的智能医疗设备，例如血糖仪，需要与其他医疗设备或医院信息系统进行数据交互和集成。以下哪种数据接口和标准更适合这种医疗领域的应用？（）A.USB接口，通用的数据传输接口B.蓝牙低能耗（BLE）接口，低功耗短距离通信C.HL7标准，医疗领域的信息交换标准D.自定义的私有接口和数据格式11、在嵌入式系统的开发中，代码优化是提高系统性能的重要手段。假设一个嵌入式应用程序运行速度较慢。以下关于代码优化的描述，哪一项是不准确的？（）A.可以通过算法改进和数据结构优化来提高程序的执行效率B.减少函数调用的开销和避免不必要的内存分配可以提升性能C.代码优化只需要关注程序的执行速度，无需考虑代码的可读性和可维护性D.针对特定的硬件架构进行优化，如利用指令集的特性，可以显著提高性能12、在嵌入式操作系统中，以下哪种同步机制可以用于实现多个线程对共享资源的互斥访问？（）A.互斥锁B.条件变量C.自旋锁D.以上都是13、假设在一个嵌入式工业自动化设备中，需要与多个不同厂家的传感器和执行器进行通信和集成。为了解决设备之间的兼容性和互操作性问题，以下哪种通信协议和接口标准可能会被广泛采用？（）A.ModbusB.CAN总线C.SPID.以上都是14、当为一个低功耗的嵌入式设备选择处理器时，需要综合考虑性能、功耗和成本等因素。假设设备对计算能力要求不高，但对电池续航有严格要求。以下哪种处理器类型最为适合？（）A.高性能的通用处理器B.低功耗的微控制器C.专用的数字信号处理器D.多核处理器15、在嵌入式系统的软件开发中，代码的可移植性是一个重要的考虑因素。假设要将一个在一种嵌入式平台上开发的软件移植到另一个不同架构的平台上，为了减少移植的工作量，以下哪种方法最为有效？（）A.使用跨平台的编程语言和库B.针对新平台重新编写全部代码C.尽量使用平台相关的特性D.不考虑可移植性，只在原平台上运行16、嵌入式操作系统的存储管理需要考虑闪存的特性。假设一个嵌入式系统使用闪存作为主要存储设备。以下关于闪存管理的描述，哪一项是不正确的？（）A.闪存具有有限的写入次数，需要采用磨损均衡算法延长其使用寿命B.闪存的读写速度比传统硬盘快，但价格相对较高C.可以使用闪存转换层（FTL）来模拟传统的块设备接口，方便操作系统使用D.闪存不需要进行垃圾回收和坏块管理，因为其可靠性很高17、在嵌入式操作系统的开发中，代码优化是提高系统性能的重要环节。假设一个嵌入式系统的某个关键函数执行效率较低，需要进行优化。以下哪种优化方法在不影响功能的前提下能够最大程度地提高性能？（）A.减少函数的参数数量B.使用更高效的算法重新实现函数C.减少函数内部的条件判断D.增加函数的代码注释以提高可读性18、在一个基于嵌入式操作系统的智能家居系统中，需要同时控制多个家电设备，并保证各个设备之间的协调工作。以下哪种技术可以有效地实现设备之间的通信和协同？（）A.消息队列B.共享内存C.信号量D.以上都可以19、嵌入式操作系统的内核裁剪是为了满足特定系统的需求。假设一个嵌入式系统只需要支持基本的任务调度和内存管理功能，以下关于内核裁剪的描述，哪一项是不准确的？（）A.可以去除不必要的内核模块和功能，减小内核体积B.内核裁剪需要对操作系统的内部结构有深入的了解C.裁剪后的内核性能一定比完整内核更高D.内核裁剪需要在满足系统需求的前提下进行，避免影响系统的稳定性20、当为一个嵌入式设备选择操作系统时，需要考虑其应用领域和需求特点。假设一个设备需要支持实时性、低功耗和小型化，同时开发难度要相对较低。以下哪种嵌入式操作系统最为适合？（）A.FreeRTOSB.LinuxC.WindowsCED.VxWorks二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释如何根据可靠性测试结果改进嵌入式系统。2、（本题5分）解释在嵌入式系统中如何实现公平有效的总线仲裁。3、（本题5分）解释如何在嵌入式系统开发中有效地进行回归测试。4、（本题5分）什么是嵌入式系统的代码覆盖率分析工具？5、（本题5分）嵌入式操作系统中的代码混淆技术有什么作用？三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）创建一个任务，通过嵌入式操作系统控制一个气体传感器检测气体浓度。2、（本题5分）编写一个嵌入式程序，实现按键控制LED的亮灭。3、（本题5分）利用嵌入式操作系统实现一个RTC时钟的闹钟批量设置程序。4、（本题5分）创建一个任务，通过嵌入式操作系统控制一个氯化氢传感器检测氯化氢浓度。5、（本题5分）创建一个任务，通过嵌入式操作系统控制一个乙醇传感器检测乙醇浓度。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）结合实际案例，分析嵌入式