长治职业技术学院《嵌入式系统设计实践》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《嵌入式系统设计实践》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一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30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2、在嵌入式系统中，存储设备的选择需要综合考虑性能、成本和可靠性等因素。假设一个嵌入式设备需要频繁读写数据，对存储速度有较高要求，但成本预算有限。以下哪种存储设备最为适合？（）A.机械硬盘B.固态硬盘C.闪存D.光盘3、在嵌入式操作系统中，实时性的保证不仅取决于软件，还与硬件密切相关。假设一个嵌入式系统需要处理高速的外部事件，对响应时间的要求在微秒级别。为了满足这种苛刻的实时性要求，以下哪种硬件和软件的配合方式最为关键？（）A.高性能的CPU和简单的操作系统B.专用的实时硬件和定制的操作系统C.通用的硬件平台和复杂的操作系统D.低功耗的硬件和开源的操作系统4、在嵌入式操作系统中，实时性是一个关键的特性。假设一个医疗设备的嵌入式系统需要在严格的时间限制内处理传感器数据并做出响应，以确保患者的安全。以下关于实时性的描述，哪一项是正确的？（）A.硬实时系统允许偶尔的任务超时，只要不频繁发生B.软实时系统对任务的响应时间有严格的要求，必须在规定时间内完成C.硬实时系统必须保证所有任务都能在规定的截止时间之前完成D.实时性只与操作系统的调度算法有关，与硬件性能无关5、当开发一个基于嵌入式操作系统的智能电表时，需要实现高精度的电量计量和数据存储。对于电量计量芯片的选择和接口设计，以下哪种方案可能是最合适的？（）A.专用计量芯片B.通用ADC芯片C.集成在微控制器中的ADCD.以上都有可能6、在嵌入式系统的图形界面开发中，需要考虑资源受限和用户体验。假设一个小型嵌入式设备需要显示简单的图形界面。以下关于图形界面选择的描述，正确的是：（）A.使用复杂的图形库，提供丰富的图形效果B.选择轻量级的图形库，如MiniGUI，满足基本需求并节省资源C.不使用图形界面，通过命令行与用户交互D.图形界面的选择对系统性能没有影响7、嵌入式操作系统常常需要进行任务调度。假设一个智能手表的嵌入式系统，其中有显示更新任务、传感器数据采集任务和通信任务等。在这种情况下，以下哪种任务调度算法可能最适合？（）A.先来先服务调度算法，按照任务到达的先后顺序执行B.优先级调度算法，根据任务的重要性和紧急程度分配优先级C.时间片轮转调度算法，每个任务轮流获得固定的执行时间D.随机调度算法，随机选择任务执行，以实现公平性8、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9、嵌入式操作系统的存储保护机制用于防止任务访问非法的内存区域。假设一个多任务嵌入式系统。以下关于存储保护的描述，哪一项是不正确的？（）A.存储保护可以通过内存分页或分段机制来实现B.当任务试图访问非法内存时，操作系统会产生异常并进行处理C.存储保护机制会增加系统的开销，但可以提高系统的稳定性和安全性D.为了提高系统性能，在一些简单的嵌入式系统中可以不启用存储保护机制10、在一个嵌入式实时控制系统中，如机器人控制系统，需要对多个关节的运动进行精确同步控制。为了实现这一目标，以下哪种同步机制可能会被应用？（）A.硬件定时器B.软件定时器C.中断同步D.以上都是11、嵌入式操作系统中的任务优先级反转是一个需要解决的问题。假设一个高优先级任务因为等待一个被低优先级任务占用的资源而被阻塞。以下关于解决任务优先级反转的方法，正确的是：（）A.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B.始终保持高优先级任务的优先级不变，让低优先级任务等待C.降低高优先级任务的优先级，避免出现优先级反转D.直接终止低优先级任务，释放资源给高优先级任务12、当开发一个基于嵌入式操作系统的实时控制系统时，对任务的调度要求非常严格。假设系统中有多个关键任务和非关键任务，关键任务需要在规定的时间内完成执行，以确保系统的正常运行。在这种情况下，以下哪种任务调度算法能够最好地满足实时性要求？（）A.先来先服务调度算法B.优先级调度算法C.时间片轮转调度算法D.最短作业优先调度算法13、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14、在嵌入式系统的实时性要求较高的情况下，中断处理是一个关键环节。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，哪一项是不准确的？（）A.系统会立即暂停当前任务，转去处理中断B.中断处理程序应该尽可能短小精悍，以减少中断响应时间C.中断处理完成后，系统会回到被中断的任务继续执行D.中断处理程序可以进行复杂的计算和数据处理，以充分利用中断时间15、在一个基于嵌入式操作系统的智能农业系统中，需要在野外环境中长时间稳定运行，并且能够适应温度、湿度等环境因素的变化。为了确保系统的稳定性和可靠性，以下哪种硬件防护措施可能会被采取？（）A.防水防尘设计B.宽温工作设计C.电磁屏蔽设计D.以上都是二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）嵌入式操作系统中的安全启动机制是如何实现的？2、（本题5分）解释如何使用内存泄漏检测工具排查嵌入式系统中的内存泄漏问题。3、（本题5分）在嵌入式系统中，如何进行多任务同步？三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析嵌入式操作系统在安防监控视频分析系统中的地位。论述其在视频分析、事件检测和报警处理中的作用，以及面临的挑战，如算法复杂性和实时性要求。2、（本题5分）分析嵌入式操作系统在安防监控门禁一体机中的地位。论述其在人员识别、门禁控制和安全管理中的作用，以及对稳定性和安全性的要求。3、（本题5分）分析嵌入式操作系统中的实时任务调度的可预测性。解释实时任务调度可预测性的重要性，分析如何提高嵌入式系统中实时任务调度的可预测性。4、（本题5分）结合实际案例，分析嵌入式操作系统在智能医疗设备中的应用。讨论其在数据处理、远程医疗、设备可靠性等方面的优势和不足。5、（本题5分）探讨嵌入式操作系统在智能气体传感器中的作用。智能气体传感器需要准确检测特定气体的浓度，嵌入式操作系统如何