2025年嵌入式系统设计师考试嵌入式系统实时性设计试卷

2025年嵌入式系统设计师考试嵌入式系统实时性设计试卷考试时间：______分钟总分：______分姓名：______一、单项选择题（本大题共25小题，每小题1分，共25分。在每小题列出的四个选项中，只有一项是最符合题目要求的，请将正确选项字母填在题后的括号内。）1.嵌入式系统中，实时性设计最主要的目标是（）。A.提高系统的吞吐量B.降低系统的功耗C.确保任务在规定时间内完成D.增加系统的可扩展性2.在实时系统中，任务的执行时间与系统的负载密切相关，以下哪个选项不是影响任务执行时间的因素？（）A.任务优先级B.任务执行频率C.系统时钟频率D.任务代码的优化程度3.假设一个实时系统中有三个任务，任务A的优先级高于任务B，任务B的优先级高于任务C，如果任务A和任务B都在等待资源，那么任务C的执行机会是（）。A.立即B.在任务A和任务B都完成后C.在任务B完成后，任务A完成后D.在任务A和任务B都完成后，且系统空闲时4.在实时系统中，任务的调度算法通常分为（）。A.非抢占式和抢占式B.静态和动态C.优先级调度和轮转调度D.以上都是5.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有相同的优先级，那么在非抢占式调度算法下，如果任务A正在执行，任务B将（）。A.等待任务A完成B.被立即执行C.被挂起，直到任务A完成D.被系统忽略6.在实时系统中，中断服务程序（ISR）的执行时间应该（）。A.尽可能长B.尽可能短C.与任务执行时间相同D.与系统时钟周期相同7.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有不同的优先级，那么在抢占式调度算法下，如果任务A正在执行，而任务B的优先级高于任务A，那么任务B将（）。A.等待任务A完成B.被立即执行C.被挂起，直到任务A完成D.被系统忽略8.在实时系统中，任务的优先级通常由（）决定。A.任务的重要性B.任务的执行时间C.任务的资源需求D.以上都是9.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有不同的优先级，那么在静态优先级调度算法下，任务的优先级在系统运行过程中（）。A.可以改变B.不可以改变C.只能在任务创建时改变D.只能在任务执行时改变10.在实时系统中，任务的执行时间通常由（）决定。A.任务代码的复杂度B.任务的数据量C.任务的优先级D.以上都是11.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有不同的优先级，那么在动态优先级调度算法下，任务的优先级在系统运行过程中（）。A.可以改变B.不可以改变C.只能在任务创建时改变D.只能在任务执行时改变12.在实时系统中，任务的调度算法应该（）。A.尽可能简单B.尽可能复杂C.与任务优先级无关D.与任务执行时间无关13.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有相同的优先级，那么在轮转调度算法下，任务A和任务B的执行顺序是（）。A.任务A先执行，任务B后执行B.任务B先执行，任务A后执行C.任务A和任务B交替执行D.任务A和任务B同时执行14.在实时系统中，任务的优先级通常由（）分配。A.系统管理员B.任务开发者C.硬件设备D.以上都是15.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有不同的优先级，那么在优先级调度算法下，任务A的优先级高于任务B，如果任务A和任务B都在等待资源，那么任务B的执行机会是（）。A.立即B.在任务A完成后C.在任务A完成后，且系统空闲时D.在任务A和任务B都完成后，且系统空闲时16.在实时系统中，任务的调度算法应该（）。A.尽可能高效B.尽可能低效C.与任务优先级无关D.与任务执行时间无关17.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有相同的优先级，那么在非抢占式调度算法下，如果任务A正在执行，任务B将（）。A.等待任务A完成B.被立即执行C.被挂起，直到任务A完成D.被系统忽略18.在实时系统中，任务的执行时间通常由（）决定。A.任务代码的复杂度B.任务的数据量C.任务的优先级D.以上都是19.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有不同的优先级，那么在抢占式调度算法下，如果任务A正在执行，而任务B的优先级高于任务A，那么任务B将（）。A.等待任务A完成B.被立即执行C.被挂起，直到任务A完成D.被系统忽略20.在实时系统中，任务的优先级通常由（）决定。A.任务的重要性B.任务的执行时间C.任务的资源需求D.以上都是21.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有不同的优先级，那么在静态优先级调度算法下，任务的优先级在系统运行过程中（）。A.可以改变B.不可以改变C.只能在任务创建时改变D.只能在任务执行时改变22.在实时系统中，任务的调度算法应该（）。A.尽可能简单B.尽可能复杂C.与任务优先级无关D.与任务执行时间无关23.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有相同的优先级，那么在轮转调度算法下，任务A和任务B的执行顺序是（）。A.任务A先执行，任务B后执行B.任务B先执行，任务A后执行C.任务A和任务B交替执行D.任务A和任务B同时执行24.在实时系统中，任务的优先级通常由（）分配。A.系统管理员B.任务开发者C.硬件设备D.以上都是25.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有不同的优先级，那么在优先级调度算法下，任务A的优先级高于任务B，如果任务A和任务B都在等待资源，那么任务B的执行机会是（）。A.立即B.在任务A完成后C.在任务A完成后，且系统空闲时D.在任务A和任务B都完成后，且系统空闲时二、多项选择题（本大题共15小题，每小题2分，共30分。在每小题列出的五个选项中，只有两项或两项以上是最符合题目要求的，请将正确选项字母填在题后的括号内。）1.在实时系统中，影响任务执行时间的因素包括（）。A.任务优先级B.任务执行频率C.系统时钟频率D.任务代码的优化程度E.任务的数据量2.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有不同的优先级，那么在抢占式调度算法下，如果任务A正在执行，而任务B的优先级高于任务A，那么任务B将（）。A.等待任务A完成B.被立即执行C.被挂起，直到任务A完成D.被系统忽略E.与任务A交替执行3.在实时系统中，任务的调度算法通常分为（）。A.非抢占式和抢占式B.静态和动态C.优先级调度和轮转调度D.以上都是E.以上都不是4.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有相同的优先级，那么在非抢占式调度算法下，如果任务A正在执行，任务B将（）。A.等待任务A完成B.被立即执行C.被挂起，直到任务A完成D.被系统忽略E.与任务A交替执行5.在实时系统中，任务的执行时间通常由（）决定。A.任务代码的复杂度B.任务的数据量C.任务的优先级D.以上都是E.以上都不是6.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有不同的优先级，那么在静态优先级调度算法下，任务的优先级在系统运行过程中（）。A.可以改变B.不可以改变C.只能在任务创建时改变D.只能在任务执行时改变E.以上都不是7.在实时系统中，任务的优先级通常由（）决定。A.任务的重要性B.任务的执行时间C.任务的资源需求D.以上都是E.以上都不是8.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有不同的优先级，那么在动态优先级调度算法下，任务的优先级在系统运行过程中（）。A.可以改变B.不可以改变C.只能在任务创建时改变D.只能在任务执行时改变E.以上都不是9.在实时系统中，任务的调度算法应该（）。A.尽可能简单B.尽可能复杂C.与任务优先级无关D.与任务执行时间无关E.以上都不是10.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有相同的优先级，那么在轮转调度算法下，任务A和任务B的执行顺序是（）。A.任务A先执行，任务B后执行B.任务B先执行，任务A后执行C.任务A和任务B交替执行D.任务A和任务B同时执行E.以上都不是11.在实时系统中，任务的优先级通常由（）分配。A.系统管理员B.任务开发者C.硬件设备D.以上都是E.以上都不是12.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有不同的优先级，那么在优先级调度算法下，任务A的优先级高于任务B，如果任务A和任务B都在等待资源，那么任务B的执行机会是（）。A.立即B.在任务A完成后C.在任务A完成后，且系统空闲时D.在任务A和任务B都完成后，且系统空闲时E.以上都不是13.在实时系统中，任务的调度算法应该（）。A.尽可能高效B.尽可能低效C.与任务优先级无关D.与任务执行时间无关E.以上都不是14.假设一个实时系统中的任务A和任务B都有相同的优先级，那么在非抢占式调度算法下，如果任务A正在执行，任务B将（）。A.等待任务A完成B.被立即执行C.被挂起，直到任务A完成D.被系统忽略E.以上都不是15.在实时系统中，任务的执行时间通常由（）决定。A.任务代码的复杂度B.任务的数据量C.任务的优先级D.以上都是E.以上都不是三、判断题（本大题共10小题，每小题1分，共10分。请判断下列叙述的正误，正确的填“√”，错误的填“×”。）1.实时系统的任务调度算法必须保证所有任务都能在最短的时间内完成。（×）2.抢占式调度算法允许高优先级任务中断低优先级任务的执行。（√）3.非抢占式调度算法下，一旦任务开始执行，将一直执行到任务完成或主动放弃CPU。（√）4.实时系统中，任务的优先级越高，其执行时间越长。（×）5.动态优先级调度算法允许在任务执行过程中调整任务的优先级。（√）6.静态优先级调度算法下，任务的优先级在系统运行过程中固定不变。（√）7.实时系统中，任务的执行时间越短，其优先级越高。（×）8.中断服务程序（ISR）的执行时间对实时系统的实时性影响很大。（√）9.轮转调度算法适用于所有实时系统。（×）10.优先级调度算法只考虑任务的优先级，不考虑任务的执行时间。（×）四、简答题（本大题共5小题，每小题4分，共20分。请简要回答下列问题。）1.简述实时系统与一般操作系统的主要区别。实时系统与一般操作系统的主要区别在于实时性要求。实时系统需要在规定的时间内完成特定的任务，对时间有严格的约束；而一般操作系统更注重系统的吞吐量和资源利用率，对时间的要求相对宽松。此外，实时系统通常对可靠性和确定性有更高的要求，而一般操作系统则更注重系统的灵活性和通用性。2.解释什么是任务优先级调度算法，并简述其工作原理。任务优先级调度算法是一种根据任务的优先级来决定任务执行顺序的调度算法。高优先级任务总是比低优先级任务先执行。其工作原理是系统维护一个优先级队列，根据任务的优先级将任务插入队列中，调度器总是选择队列中优先级最高的任务来执行。如果高优先级任务到来，即使低优先级任务正在执行，高优先级任务也会抢占低优先级任务的执行。3.描述中断服务程序（ISR）在实时系统中的作用。中断服务程序（ISR）在实时系统中用于处理突发事件。当硬件设备产生中断请求时，CPU会暂停当前任务的执行，转而执行ISR来处理中断请求。ISR的执行时间对实时系统的实时性影响很大，因此ISR应该尽可能简短，避免阻塞其他任务的执行。4.说明什么是静态优先级调度算法和动态优先级调度算法，并比较两者的优缺点。静态优先级调度算法是指任务的优先级在任务创建时就确定，并在系统运行过程中保持不变。其优点是优先级关系简单，易于实现；缺点是如果优先级分配不合理，可能导致高优先级任务饥饿。动态优先级调度算法是指任务的优先级可以在任务执行过程中调整。其优点是可以根据任务的实际需求动态调整优先级，避免饥饿现象；缺点是优先级调整机制复杂，实现难度较大。5.简述实时系统中任务调度算法选择时需要考虑的因素。实时系统中任务调度算法选择时需要考虑的因素包括任务的优先级、任务的执行时间、系统的负载、任务的实时性要求等。不同的调度算法适用于不同的应用场景，需要根据实际需求选择合适的调度算法。例如，对于实时性要求高的系统，可以选择优先级调度算法；对于任务执行时间相对固定的系统，可以选择轮转调度算法。五、论述题（本大题共1小题，共15分。请结合实际，深入论述下列问题。）1.论述实时系统中任务优先级分配的策略及其对系统实时性的影响。在实时系统中，任务优先级分配是一个关键问题，它直接影响系统的实时性。合理的优先级分配可以确保高优先级任务在需要时能够及时执行，从而满足系统的实时性要求。常见的优先级分配策略包括静态优先级分配和动态优先级分配。静态优先级分配是指在任务创建时就确定任务的优先级，并在系统运行过程中保持不变。这种策略简单易实现，但容易导致高优先级任务饥饿，即高优先级任务一直得不到执行。为了避免饥饿现象，可以采用优先级继承机制，即当高优先级任务等待资源时，暂时提高低优先级任务的优先级，直到高优先级任务完成资源请求。动态优先级分配是指在任务执行过程中根据任务的实际需求动态调整任务的优先级。这种策略可以避免饥饿现象，但实现难度较大。例如，可以根据任务的执行时间动态调整任务的优先级，执行时间越短，优先级越高。还可以根据任务的资源需求动态调整任务的优先级，资源需求越低，优先级越高。除了上述策略外，还可以采用多级优先级分配策略，即将任务分为多个优先级级别，每个级别中的任务再采用静态或动态优先级分配。这种策略可以兼顾实时性和公平性，但需要仔细设计优先级分配规则，避免优先级反转现象。优先级分配策略对系统实时性的影响很大。如果优先级分配不合理，可能导致高优先级任务饥饿，从而影响系统的实时性。因此，在设计实时系统时，需要根据实际需求选择合适的优先级分配策略，并进行严格的实时性分析和测试，确保系统能够满足实时性要求。本次试卷答案如下一、单项选择题答案及解析1.C解析：实时性设计的核心目标是在规定时间内完成任务，确保系统的及时响应。2.C解析：系统时钟频率影响任务的调度周期，但不是直接决定任务执行时间的因素。3.B解析：在优先级调度中，高优先级任务会阻塞低优先级任务，任务C需等待A和B都完成。4.D解析：调度算法可分为非抢占式和抢占式、静态和动态、优先级调度和轮转调度等。5.A解析：非抢占式调度下，任务A执行完毕前，任务B只能等待。6.B解析：ISR执行时间过长会阻塞其他任务，影响实时性，应尽可能短。7.B解析：抢占式调度下，高优先级任务B会立即中断低优先级任务A。8.D解析：优先级由任务重要性、执行时间和资源需求共同决定。9.B解析：静态优先级调度中，优先级在任务创建后固定不变。10.D解析：任务执行时间受代码复杂度、数据量和优先级等因素影响。11.A解析：动态优先级调度允许运行时调整任务优先级。12.A解析：调度算法应尽可能简单高效，便于实时性保证。13.C解析：轮转调度下，相同优先级任务交替执行。14.D解析：优先级可由管理员、开发者或硬件设备分配，综合决定。15.B解析：高优先级任务A完成后，低优先级任务B才有执行机会。16.A解析：调度算法应尽可能高效，保证任务及时执行。17.A解析：非抢占式调度下，任务A执行期间，任务B只能等待。18.D解析：任务执行时间受代码复杂度、数据量和优先级共同影响。19.B解析：抢占式调度下，高优先级任务B会立即中断低优先级任务A。20.D解析：优先级由任务重要性、执行时间和资源需求共同决定。21.B解析：静态优先级调度中，优先级在任务创建后固定不变。22.A解析：调度算法应尽可能简单，便于实时性保证。23.C解析：轮转调度下，相同优先级任务交替执行。24.D解析：优先级可由管理员、开发者或硬件设备分配，综合决定。25.B解析：高优先级任务A完成后，低优先级任务B才有执行机会。二、多项选择题答案及解析1.ABDE解析：影响任务执行时间的因素包括任务优先级、执行频率、数据量和代码优化程度。2.BD解析：抢占式调度下，高优先级任务B会立即中断低优先级任务A，或等待A完成后执行。3.ACD解析：调度算法可分为非抢占式/抢占式、静态/动态、优先级/轮转调度。4.AC解析：非抢占式调度下，任务A执行期间，任务B只能等待或被挂起。5.ABD解析：任务执行时间受代码复杂度、数据量和优先级影响。6.BE解析：静态优先级调度中，优先级固定不变，或在创建时改变。7.ACD解析：优先级由任务重要性、执行时间和资源需求共同决定。8.AD解析：动态优先级调度允许运行时调整优先级，或在执行时改变。9.AC解析：调度算法应尽可能简单高效，并与优先级和执行时间相关。10.ABC解析：轮转调度下，相同优先级任务交替执行，或按顺序执行，不会同时执行。11.ABD解析：优先级可由管理员、开发者或硬件设备分配。12.BCD解析：高优先级任务A完成后，低优先级任务B需等待，或在系统空闲时执行。13.AD解析：调度算法应尽可能高效，并与优先级和执行时间相关。14.AC解析：非抢占式调度下，任务A执行期间，任务B只能等待或被挂起。15.ABD解析：任务执行时间受代码复杂度、数据量和优先级影响。三、判断题答案及解析1.×解析：实时系统保证任务在规定时间内完成，而非最短时间。2.√解析：抢占式调度允许高优先级任务中断低优先级任务。3.√解析：非抢占式调度下，任务执行到完成或主动放弃才释放CPU。4.×解析：高优先级任务执行时间通常更短，以满足实时性要求。5.√解析：动态优先级调度允许运行时调整任务优先级。6.√解析：静态优先级调度中，优先级在任务