(常考)计算机等级考试四级嵌入式系统真题库试卷+答案

(常考)计算机等级考试四级嵌入式系统真题库试卷+答案一、单项选择题（共40小题，每小题1分，共计40分。每小题给出的四个选项中，只有一个符合题目要求）1.以下关于嵌入式系统核心特征的描述中，错误的是A.面向特定应用场景的专用性极强B.软硬件协同设计以提升整体效能C.运行场景对实时性通常有明确要求D.系统复杂度普遍远低于通用PC系统2.按照国内嵌入式产业发展阶段划分，面向物联网终端、边缘计算节点的嵌入式产品所处的发展阶段核心特征是A.以单芯片微控制器为核心，实现单一控制功能B.以32位嵌入式处理器为核心，搭载轻量嵌入式操作系统C.融合感知、互联、边缘计算能力，支持多设备协同组网D.基于通用高性能CPU架构，完全兼容桌面级操作系统生态3.嵌入式系统设计过程中，以下不属于软硬件协同设计流程的环节是A.需求分析阶段同步划分软硬件功能边界B.硬件流片完成后再启动配套驱动软件开发C.仿真验证阶段同步完成软硬件联合调试D.系统测试阶段同步覆盖软硬件交互场景4.以下ARM处理器内核中，采用哈佛体系结构的是A.ARM7TDMIB.ARM926EJ-SC.ARM6D.ARMv4架构早期内核5.哈佛体系结构相对于冯·诺依曼体系结构的核心优势是A.程序指令和数据采用独立的存储总线，可并行访问B.地址总线和数据总线完全复用，硬件成本更低C.支持更大的内存寻址空间，最高可达4GBD.可直接执行NORFlash中的原生指令，无需加载到内存6.基于ARMCortex-A系列处理器的嵌入式系统中，以下不属于复位异常模式下硬件自动完成操作的是A.关闭IRQ和FIQ中断，禁止所有可屏蔽中断响应B.将CPSR寄存器的运行模式位设置为管理模式（SVC）C.自动将当前下一条指令地址存入链接寄存器R14D.将程序计数器PC的值设置为复位向量地址0x0（或预设的复位映射地址）7.ARM处理器在用户模式下可访问的通用寄存器数量为A.13个B.15个C.16个D.17个8.ARM状态下，程序计数器PC指向的地址特性是A.当前正在执行指令的地址B.当前正在执行指令的地址+4字节C.当前正在执行指令的地址+8字节D.当前正在执行指令的地址-4字节9.CPSR寄存器中的T控制位作用是A.控制处理器进入Thumb指令运行状态B.全局屏蔽IRQ中断请求C.全局屏蔽FIQ中断请求D.标记当前运算结果是否为负数10.以下ARM指令中，属于存储单字数据到内存指定地址的指令是A.LDRR0,[R1]B.STRR0,[R1]C.LDMIAR0!,{R1-R7}D.STMFDSP!,{R1-R7,LR}11.批量加载/存储指令的后缀IA的含义是A.每次数据传输完成后地址自动递增B.每次数据传输前地址自动递增C.每次数据传输完成后地址自动递减D.每次数据传输前地址自动递减12.满递减堆栈（FD）的操作规则是A.堆栈指针指向最后一个入栈的有效数据位置，入栈时先递减指针再存入数据B.堆栈指针指向第一个空闲地址位置，入栈时先存入数据再递减指针C.堆栈指针指向最后一个入栈的有效数据位置，入栈时先递增指针再存入数据D.堆栈指针指向第一个空闲地址位置，入栈时先存入数据再递增指针13.以下关于Cache直接映射方式的描述中，正确的是A.内存任意一个块只能映射到Cache中唯一一个指定位置B.内存任意一个块可以映射到Cache中任意一个空闲位置C.内存块映射到Cache时，组间直接映射、组内全相联D.不存在块冲突问题，Cache命中率是所有映射方式中最高的14.以下存储介质中，具备芯片内可直接执行原生代码特性的是A.SDRAMB.DDR4C.NORFlashD.NANDFlash15.NANDFlash相对于NORFlash的核心优势是A.随机读速度更快，可直接运行启动代码B.单位存储容量的成本更低，连续写入速度更快C.不存在坏块问题，不需要做坏块管理D.接口完全兼容SRAM，无需额外时序控制逻辑16.嵌入式系统存储管理单元MMU的核心功能不包括A.完成虚拟地址到物理地址的映射转换B.实现内存访问权限控制，隔离用户进程空间C.动态调整处理器主频，降低系统功耗D.支持内存块的换入换出，扩展逻辑寻址空间17.TLB（转换旁路缓冲器）的作用是缓存以下哪类数据，提升地址转换效率A.频繁访问的页表项B.频繁访问的指令块C.频繁访问的数据块D.中断向量表数据18.AMBA总线规范中，AHB总线的主要连接对象不包括A.处理器内核、DMA控制器B.高速存储控制器（DDR、Flash控制器）C.高速以太网接口、GPUD.低速GPIO、UART外设19.I2C总线标准中，主设备发送完成8bit数据后，需要等待从设备返回应答信号，应答信号的有效电平位置是A.SCL高电平期间SDA被从设备拉为低电平B.SCL高电平期间SDA被从设备拉为高电平C.SCL低电平期间SDA被从设备拉为低电平D.SCL低电平期间SDA被从设备拉为高电平20.I2C总线在标准模式下最高支持的传输速率是A.100kbpsB.400kbpsC.1MbpsD.3.4Mbps21.典型UART异步串口的帧格式顺序是A.起始位、数据位、停止位、校验位B.起始位、校验位、数据位、停止位C.起始位、数据位、校验位、停止位D.停止位、数据位、校验位、起始位22.某嵌入式系统外设时钟源为16MHz，UART波特率设置为115200，采用16倍频采样模式，不使用波特率小数分频器的情况下，波特率发生器的整数分频系数应为A.8B.9C.10D.1123.以下不属于嵌入式实时操作系统核心调度算法的是A.时间片轮转调度B.静态优先级抢占式调度C.最短作业优先调度D.完全公平调度（CFS），该算法为Linux桌面系统默认调度器，面向交互式场景24.硬实时系统相对于软实时系统的核心要求是A.任务执行截止时间允许偶尔超出，不影响系统核心功能B.所有任务的执行时间必须在预设截止时间内完成，否则会产生灾难性后果C.系统响应时间不需要做确定性指标约束D.优先提升系统平均吞吐量，而非保障关键任务的响应时间25.嵌入式操作系统中，任务的三种基本状态之间的转换，无法直接实现的状态转换是A.就绪态→运行态B.运行态→阻塞态C.阻塞态→运行态D.运行态→就绪态26.以下任务间通信机制中，实现进程间完全无拷贝数据传输、性能最高的是A.管道B.消息队列C.共享内存D.信号量27.嵌入式实时系统中优先级反转问题的指的是A.高优先级任务被低优先级任务长时间阻塞，导致响应时间超出预设阈值B.高优先级任务优先获得CPU调度权，导致低优先级任务长期被饿死C.任务的优先级动态提升，导致调度器开销大幅上升D.中断优先级高于任务优先级，导致低优先级中断无法得到响应28.以下不属于优先级反转问题经典解决方案的是A.优先级继承协议B.优先级天花板协议C.关闭所有系统中断，禁止任务抢占D.按优先级顺序一次性申请所有共享资源29.嵌入式Linux内核中，用于管理字符设备驱动编号的唯一标识是A.主设备号+次设备号B.进程PID号C.内存虚拟地址D.中断号30.嵌入式Linux根文件系统中，用于存放系统配置文件的标准目录是A./etcB./binC./devD./home31.嵌入式Linux系统中，以下目录用于存放可执行用户命令，普通用户也可访问的是A./sbinB./binC./libD./root32.嵌入式系统开发中“交叉编译”的准确含义是A.在宿主机（通用PC）上编译出可在目标机（嵌入式硬件平台）上运行的可执行程序B.在目标机上编译宿主机可运行的程序C.同时支持C语言和汇编语言的编译工具链D.跨不同硬件架构的本地编译过程33.Bootloader程序的核心功能不包括A.完成硬件平台的初始化，关闭看门狗、初始化内存、串口等基础外设B.加载嵌入式操作系统内核镜像到内存指定位置C.提供命令行交互接口，支持烧录镜像、修改启动参数等操作D.实现应用层任务调度，管理用户进程的运行34.以下关于GDB远程调试嵌入式程序的描述中，错误的是A.宿主机运行GDB客户端，目标机运行gdbserver服务端B.支持设置断点、单步执行、查看寄存器和内存数据等调试功能C.调试过程不需要部署任何程序到目标机侧，直接访问硬件调试D.可通过串口、以太网等物理接口完成宿主机和目标机的调试交互35.以下低功耗设计技术中，属于动态功耗管理技术的是A.采用更低工作电压的工艺芯片B.关闭空闲外设的时钟供给C.动态调频调压技术（DVFS），根据负载调整处理器运行频率D.采用睡眠、停机等深度电源管理模式36.ARMCortex-A9处理器的中断控制器GIC中，以下不属于中断类型的是A.软件生成中断（SGI）B.私有外设中断（PPI）C.共享外设中断（SPI）D.硬件非屏蔽复位中断37.以下不属于嵌入式设备驱动程序核心功能的是A.向上层应用提供标准化的系统调用接口B.完成外设硬件的初始化、启停操作C.处理外设的中断请求、完成数据交互D.实现上层业务逻辑的算法运算38.典型嵌入式系统开发流程中，以下环节优先级最高的是A.先完成需求文档评审，明确功能、性能、功耗等指标B.先采购硬件样片，启动硬件制版工作C.先开发应用层代码，后续适配硬件功能D.先设计UI交互界面，确定产品外观39.以下关于实时操作系统确定性指标的描述中，正确的是A.中断延迟、任务响应时间的最大可预期值越小，系统确定性越高B.中断延迟的平均值越小，系统确定性越高C.系统的平均吞吐量越高，系统确定性越高D.支持的并发任务数量越多，系统确定性越高40.以下属于面向安全关键嵌入式系统的实时操作系统是A.VxWorksB.AndroidC.UbuntuD.桌面版Windows10二、多项选择题（共15小题，每小题2分，共计30分。每小题给出的五个选项中，有两个或两个以上符合题目要求，多选、少选、错选均不得分）41.以下属于ARM处理器标准异常类型的有A.复位异常B.未定义指令异常C.软中断异常D.预取指令中止异常E.数据访问中止异常42.以下可用于嵌入式系统任务间同步的机制有A.二值信号量B.计数信号量C.互斥信号量D.自旋锁E.普通全局变量（无原子保护）43.以下属于AMBA总线标准包含的总线层级的有A.AHB高级高性能总线B.APB高级外设总线C.ASB高级系统总线D.PCI-E高速扩展总线E.USB通用串行总线44.嵌入式Linux根文件系统中，以下属于标准特殊设备文件类型的有A.字符设备B.块设备C.网络设备D.虚拟控制台设备E.随机设备45.以下属于嵌入式系统常用调试方式的有A.串口打印调试B.JTAG在线调试C.远程GDB调试D.仿真器全系统仿真调试E.核心转储（CoreDump）事后调试46.以下属于NANDFlash管理必须实现的配套功能模块的有A.坏块管理模块B.损耗均衡模块C.ECC错误校验模块D.统一内存映射模块E.掉电保护模块47.以下关于UART、SPI、I2C三种串行总线的对比描述中，正确的有A.SPI总线采用主从模式，全双工通信，传输速率远高于I2C总线B.I2C总线仅需要两根信号线即可完成多设备组网通信C.UART异步串口不需要共享时钟信号线，依靠预设波特率完成数据同步D.三种总线都内置硬件响应机制，不需要软件做数据校验E.I2C总线支持7位或10位从设备地址编码48.实时操作系统的核心性能指标包括A.中断延迟时间B.任务切换时间C.任务响应时间D.系统最大可支持任务数E.内核代码体积49.以下属于Bootloader标准启动第一阶段（汇编实现阶段）执行的操作有A.初始化硬件时钟系统、关看门狗B.初始化内存控制器，完成SDRAM的配置C.将内核镜像从Flash加载到内存指定地址D.初始化C语言运行环境，设置栈指针E.实现文件系统挂载功能50.嵌入式系统低功耗设计中，可有效降低系统动态功耗的措施有A.降低处理器运行电压B.降低处理器运行主频C.关闭未使用外设的时钟D.关闭未使用外设的电源域E.提升外设总线的传输速率三、综合应用题（共3小题，共计30分）1.某基于ARMCortex-A7内核的智能水表嵌入式终端，硬件配置如下：处理器主工作频率1GHz，外接256MBDDR3内存、512MBNANDFlash，UART1外接NB-IoT通信模块，GPIO端口外接脉冲采集模块用于统计用水量。请回答以下问题：（1）假设该系统采用100MHz的外设时钟驱动UART1，要求设置UART波特率为9600，采用16倍频采样机制，无小数分频器，计算对应的整数分频系数，以及实际输出波特率和理论值的误差率。（2）如果该终端的脉冲采集模块产生中断请求后，系统最坏情况下中断响应延迟为20us，中断服务程序执行耗时30us，最高优先级数据处理任务切换耗时2us，请问最坏情况下从中断触发到该数据处理任务开始执行的总耗时为多少？（3）请编写完整的ARM汇编指令序列，实现将R0-R9、LR共11个寄存器的内容压入满递减堆栈的操作。2.某嵌入式系统采用二值信号量实现中断服务程序和应用层任务的同步：中断服务程序在采集到用水量脉冲后释放信号量，数据处理任务在获取到信号量后完成脉冲计数、数据打包操作。请补全以下伪代码的空缺部分：//全局定义二值信号量OS_EVENT*Sem_Pulse;//系统初始化函数voidSystemInit(void){//初始化二值信号量，初始值为0Sem_Pulse=OSSemCreate(____①____);}//脉冲中断服务程序voidPulseISR(void){//清除中断标志位ClearPulseIRQFlag();//释放信号量，通知任务有新脉冲到来OSSemPost(____②____);}//脉冲数据处理任务voidPulseTask(void*p_arg){INT8Uerr;while(1){//等待信号量，永久等待OSSemPend(____③____,0,&err);if(err==OS_ERR_NONE){//执行脉冲计数累加g_water_count++;//每累计100个脉冲上报一次数据if(g_water_count%100==0)UploadDataToCloud();}}}3.某嵌入式系统存在三个任务：高优先级任务A负责读取云端下发的配置参数，中优先级任务B负责处理用户交互界面，低优先级任务C负责访问SPIFlash写入日志数据。三个任务中任务A和任务C都需要申请SPI总线的互斥信号量，任务B不需要访问SPI总线。请分析当任务C先获得SPI总线的互斥信号量运行过程中，任务A被调度抢占C运行，之后任务A试图申请已经被C占用的SPI互斥信号量，此时任务C处于被A阻塞的状态，随后外部中断触发中优先级任务B抢占CPU运行的过程中发生的问题，以及对应的解决方案原理。参考答案及解析一、单项选择题答案（共40分，每题1分）1.D嵌入式系统面向工业控制、航空航天等场景的复杂程度远高于通用PC系统，D描述错误。2.C物联网边缘阶段的核心特征是多设备互联、边缘计算协同，符合当前产业发展阶段特征。3.B软硬件协同设计要求并行开发，硬件流片后再开发软件不属于协同流程。4.BARM9及以上架构ARM内核采用哈佛结构，ARM7采用冯诺依曼结构。5.A哈佛结构指令和数据总线独立，可并行访问，取指和数据传输可同时进行。6.C异常响应时只有未定义指令、软中断、中断类异常会自动保存返回地址到R14，复位异常不需要保存返回地址。7.CARM用户模式下可访问R0-R15共16个通用寄存器，无法访问其他模式下的私有寄存器。8.CARM流水线为3级，PC指向当前执行指令地址+8。9.AT位为1时处理器进入16位Thumb指令运行状态。10.BSTR指令实现寄存器单字数据写入内存。11.AIA对应IncrementAfter，传输后地址递增。12.A满递减堆栈指针指向最后一个有效数据位置，入栈先减指针再存数据，是ARM系统默认的堆栈类型。13.A直接映射规则是内存块模Cache总块数得到唯一映射位置。14.CNORFlash支持XIP原地执行代码，可直接在芯片内运行程序。15.BNANDFlash架构存储密度高，单位容量成本低，连续写入擦除速度快。16.C动态调频调压不属于MMU的功能，属于电源管理模块功能。17.ATLB缓存最近访问的页表项，减少内存访问页表的开销，提升地址转换速度。18.D低速GPIO、UART属于APB总线的连接对象，不属于AHB高速总线。19.AI2C应答信号要求SCL高电平时SDA被从设备拉低表示有效应答。20.AI2C标准模式为100kbps，快速模式400kbps，高速模式3.4Mbps。21.CUART帧格式为起始位+数据位+校验位+停止位。22.A16MHz/(16*115200)≈8.68，取整数分频系数8，误差约8%符合UART通信误差要求。23.DCFS调度器是Linux面向桌面场景的调度器，不属于实时操作系统核心调度算法。24.B硬实时系统任务超时会引发灾难性后果，是安全关键系统的基础要求。25.C阻塞态的任务首先要转换为就绪态，调度器选中后才能进入运行态，无法直接转换到运行态。26.C共享内存直接映射同一段物理内存，进程间无数据拷贝，性能最高。27.A优先级反转指低优先级任务占用共享资源阻塞高优先级任务，中间优先级任务抢占CPU进一步延长高优先级任务的阻塞时间。28.C关闭所有中断会破坏系统实时性，不是优先级反转的可行解决方案。29.A字符设备通过主设备号标识对应驱动，次设备号标识同驱动下的不同设备实例。30.A/etc目录存放系统所有配置文件。31.B/bin目录存放普通用户可访问的基础可执行命令。32.A交叉编译是宿主机编译目标机可执行程序，突破嵌入式硬件本地编译性能不足的限制。33.D应用层任务调度属于操作系统内核功能，不属于Bootloader范畴。34.CGDB远程调试需要目标机侧运行gdbserver程序，不是直接访问硬件。35.CDVFS动态调频调压是根据负载动态调整频率电压，属于动态功耗管理技术。36.DGIC中断分类不包含硬件非屏蔽复位中断。37.D上层业务算法逻辑属于应用层功能，不属于驱动功能。38.A需求评审是嵌入式开发流程第一优先级的环节，避免后续流程返工。39.A实时系统确定性由最坏情况下的指标决定，而非平均指标，最坏值越小确定性越高。40.AVxWorks是航空航天领域广泛使用的安全关键实时操作系统。二、多项选择题答案（共30分，每题2分）41.ABCDE以上所有选项均为ARM标准7类异常中的合法类型。42.ABCD无原子保护的全局变量无法实现任务同步，会出现竞态