湖南信息學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共3頁(yè)湖南信息學(xué)院

《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共15個(gè)小題，每小題1分，共15分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、嵌入式操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)通常需要支持掉電保護(hù)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備在寫(xiě)入文件時(shí)突然掉電。以下關(guān)于掉電保護(hù)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以采用日志文件系統(tǒng)來(lái)記錄文件操作的過(guò)程，以便在掉電后恢復(fù)B.掉電保護(hù)機(jī)制需要硬件提供電源備份或者電容儲(chǔ)能C.文件系統(tǒng)的緩存管理對(duì)于掉電保護(hù)至關(guān)重要，應(yīng)及時(shí)將緩存數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)介質(zhì)D.一旦發(fā)生掉電，文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)必然會(huì)丟失，無(wú)法恢復(fù)2、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核通常支持搶占式調(diào)度。假設(shè)一個(gè)低優(yōu)先級(jí)任務(wù)正在執(zhí)行，此時(shí)一個(gè)高優(yōu)先級(jí)任務(wù)就緒。以下關(guān)于搶占式調(diào)度的描述，正確的是：（）A.操作系統(tǒng)會(huì)立即暫停低優(yōu)先級(jí)任務(wù)，切換到高優(yōu)先級(jí)任務(wù)執(zhí)行B.低優(yōu)先級(jí)任務(wù)會(huì)繼續(xù)執(zhí)行完當(dāng)前的時(shí)間片，然后再切換到高優(yōu)先級(jí)任務(wù)C.操作系統(tǒng)會(huì)根據(jù)任務(wù)的重要性決定是否搶占，而不是僅僅基于優(yōu)先級(jí)D.搶占式調(diào)度會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，因此應(yīng)盡量避免使用3、在嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，調(diào)試工具和技術(shù)起著重要作用。假設(shè)一個(gè)復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)出現(xiàn)了運(yùn)行時(shí)錯(cuò)誤。以下關(guān)于調(diào)試方法的描述，哪一項(xiàng)是錯(cuò)誤的？（）A.可以使用硬件調(diào)試器，如JTAG接口，直接訪問(wèn)和控制處理器的內(nèi)部狀態(tài)B.軟件調(diào)試工具可以在代碼中插入打印語(yǔ)句，輸出關(guān)鍵變量的值來(lái)輔助調(diào)試C.在線仿真器可以完全模擬嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)行環(huán)境，提供最準(zhǔn)確的調(diào)試信息D.一旦系統(tǒng)開(kāi)發(fā)完成并投入使用，就不再需要調(diào)試工具和技術(shù)，因?yàn)橄到y(tǒng)應(yīng)該是穩(wěn)定可靠的4、在嵌入式系統(tǒng)中，文件系統(tǒng)的選擇需要考慮存儲(chǔ)介質(zhì)和系統(tǒng)需求。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備使用閃存作為存儲(chǔ)介質(zhì)。以下關(guān)于文件系統(tǒng)選擇的描述，正確的是：（）A.選擇傳統(tǒng)的FAT文件系統(tǒng)，因其廣泛支持且簡(jiǎn)單易用B.使用專(zhuān)門(mén)為閃存優(yōu)化的文件系統(tǒng)，如JFFS2或UBIFS，以提高閃存的使用壽命和性能C.不使用文件系統(tǒng)，直接以原始數(shù)據(jù)方式存儲(chǔ)和訪問(wèn)文件D.任何文件系統(tǒng)都可以在閃存上正常工作，無(wú)需特別選擇5、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的低功耗系統(tǒng)時(shí)，例如用于物聯(lián)網(wǎng)的遠(yuǎn)程傳感器節(jié)點(diǎn)，其電源供應(yīng)有限，需要長(zhǎng)時(shí)間依靠電池工作。在這種情況下，除了硬件層面的節(jié)能設(shè)計(jì)，操作系統(tǒng)層面也需要采取相應(yīng)的策略。以下哪種操作系統(tǒng)層面的節(jié)能策略最為有效？（）A.降低處理器的工作頻率B.動(dòng)態(tài)關(guān)閉暫時(shí)不用的設(shè)備C.減少系統(tǒng)的任務(wù)切換次數(shù)D.采用簡(jiǎn)單的任務(wù)調(diào)度算法，降低調(diào)度開(kāi)銷(xiāo)6、嵌入式操作系統(tǒng)中的定時(shí)器是常用的功能模塊。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要實(shí)現(xiàn)精確的定時(shí)功能。以下關(guān)于定時(shí)器的描述，正確的是：（）A.可以通過(guò)軟件定時(shí)器實(shí)現(xiàn)較精確的定時(shí)，但會(huì)占用較多的CPU資源B.硬件定時(shí)器具有更高的精度和可靠性，不受CPU負(fù)載影響C.可以通過(guò)調(diào)整定時(shí)器的時(shí)鐘源和分頻系數(shù)來(lái)設(shè)置定時(shí)時(shí)間D.以上描述都是關(guān)于嵌入式操作系統(tǒng)中定時(shí)器的正確特點(diǎn)7、嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度算法直接影響系統(tǒng)的性能和實(shí)時(shí)性。假設(shè)一個(gè)有多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)的系統(tǒng)。以下關(guān)于任務(wù)調(diào)度算法選擇的描述，正確的是：（）A.采用先來(lái)先服務(wù)（FCFS）調(diào)度算法，保證任務(wù)的公平性B.選擇基于優(yōu)先級(jí)的調(diào)度算法，優(yōu)先執(zhí)行實(shí)時(shí)任務(wù)C.使用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，平均分配CPU時(shí)間給所有任務(wù)D.任務(wù)調(diào)度算法對(duì)系統(tǒng)性能影響不大，可以隨意選擇8、在嵌入式系統(tǒng)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)與硬件設(shè)備進(jìn)行通信。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要與多種外部設(shè)備交互，如傳感器、顯示器等。以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序需要提供與硬件設(shè)備通信的接口，將硬件操作抽象為軟件可調(diào)用的函數(shù)B.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可以分為字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)、塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)等不同類(lèi)型C.為了提高系統(tǒng)的可移植性，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)該與具體的硬件平臺(tái)緊密耦合，以充分發(fā)揮硬件性能D.好的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)該具備錯(cuò)誤處理和資源管理的能力，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性9、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核移植是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。假設(shè)要將一個(gè)現(xiàn)有的內(nèi)核移植到一個(gè)新的硬件平臺(tái)上，需要修改內(nèi)核的多個(gè)部分。以下哪個(gè)方面的修改通常是最為關(guān)鍵和困難的？（）A.驅(qū)動(dòng)程序的適配B.內(nèi)存管理的調(diào)整C.進(jìn)程調(diào)度的優(yōu)化D.中斷處理的修改10、在嵌入式系統(tǒng)的資源受限環(huán)境下，代碼優(yōu)化至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)對(duì)性能和代碼大小有嚴(yán)格要求的嵌入式應(yīng)用。以下關(guān)于代碼優(yōu)化的描述，正確的是：（）A.只關(guān)注算法優(yōu)化，忽略代碼可讀性B.在不影響功能的前提下，對(duì)代碼進(jìn)行算法、內(nèi)存使用和指令級(jí)的優(yōu)化C.代碼優(yōu)化效果不明顯，不值得花費(fèi)精力D.嵌入式系統(tǒng)的代碼無(wú)需優(yōu)化，能運(yùn)行即可11、在嵌入式操作系統(tǒng)中，代碼的優(yōu)化對(duì)于提高系統(tǒng)性能至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)關(guān)鍵函數(shù)需要在有限的時(shí)間內(nèi)完成大量計(jì)算，為了提高其執(zhí)行效率，以下哪種優(yōu)化方法最為有效？（）A.算法改進(jìn)B.代碼向量化C.減少函數(shù)調(diào)用D.以上方法綜合運(yùn)用12、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的可穿戴健康監(jiān)測(cè)設(shè)備時(shí)，需要考慮到設(shè)備的舒適性和佩戴方式。對(duì)于傳感器的選擇和布局，以下哪種方案可能是最優(yōu)的？（）A.集成式傳感器B.分布式傳感器C.柔性傳感器D.以上都有可能13、在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）對(duì)于時(shí)間相關(guān)的操作非常重要。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要精確的時(shí)間記錄和定時(shí)功能。以下關(guān)于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以在系統(tǒng)斷電時(shí)依靠備用電池保持時(shí)間的準(zhǔn)確性B.可以通過(guò)編程設(shè)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘的鬧鐘功能，實(shí)現(xiàn)定時(shí)喚醒系統(tǒng)C.實(shí)時(shí)時(shí)鐘的精度只取決于時(shí)鐘芯片的質(zhì)量，與軟件配置無(wú)關(guān)D.操作系統(tǒng)需要提供接口來(lái)讀取和設(shè)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間14、在嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)擴(kuò)展中，SD卡是一種常見(jiàn)的存儲(chǔ)設(shè)備。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要使用SD卡來(lái)存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，以下關(guān)于SD卡的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.SD卡具有體積小、容量大、讀寫(xiě)速度快等優(yōu)點(diǎn)B.SD卡分為SDHC和SDXC等不同的規(guī)格，其性能和容量有所差異C.嵌入式操作系統(tǒng)需要提供相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序來(lái)支持SD卡的讀寫(xiě)操作D.SD卡的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)是通過(guò)串行接口進(jìn)行的，速度較慢，不適合大數(shù)據(jù)量的傳輸15、嵌入式操作系統(tǒng)中的中斷處理機(jī)制對(duì)于系統(tǒng)的及時(shí)響應(yīng)和穩(wěn)定性起著關(guān)鍵作用。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)正在執(zhí)行一個(gè)關(guān)鍵任務(wù)，此時(shí)發(fā)生了一個(gè)高優(yōu)先級(jí)的中斷。以下關(guān)于中斷處理的描述，正確的是：（）A.系統(tǒng)立即暫停當(dāng)前任務(wù)，轉(zhuǎn)去處理中斷，中斷處理完成后返回原任務(wù)繼續(xù)執(zhí)行B.系統(tǒng)先完成當(dāng)前任務(wù)，再處理中斷，以保證任務(wù)的連續(xù)性C.系統(tǒng)根據(jù)中斷的優(yōu)先級(jí)決定是否暫停當(dāng)前任務(wù)，如果優(yōu)先級(jí)低則忽略中斷D.系統(tǒng)拒絕所有中斷，直到當(dāng)前任務(wù)完成，以防止任務(wù)被中斷干擾二、簡(jiǎn)答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋輕量級(jí)數(shù)據(jù)庫(kù)的選擇和優(yōu)化。2、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何優(yōu)化中斷嵌套的性能。3、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，如何進(jìn)行異常處理？4、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的無(wú)線通信模塊（如Wi-Fi）的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)要點(diǎn)有哪些？三、分析題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）以智能機(jī)器人導(dǎo)航系統(tǒng)為例，綜合分析嵌入式操作系統(tǒng)的重要性。包括對(duì)地圖構(gòu)建、路徑規(guī)劃、定位導(dǎo)航等方面的要求，以及如何滿足這些要求。2、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能家居系統(tǒng)中的作用，包括設(shè)備管理、通信協(xié)議支持、實(shí)時(shí)性要求等方面，探討其對(duì)智能家居體驗(yàn)的影響。3、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在醫(yī)療設(shè)備數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的應(yīng)用。探討其對(duì)醫(yī)療數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、查詢、分析等方面的作用，以及數(shù)據(jù)安全需求。4、（本題5分）以一個(gè)智能空氣檢測(cè)儀的多參數(shù)檢測(cè)功能為例，分析嵌入式操作系統(tǒng)在其中的作用，包括空氣質(zhì)量參數(shù)檢測(cè)、傳感器數(shù)據(jù)融合、數(shù)據(jù)顯示與分析等方面，討論其對(duì)環(huán)境監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性提升。5、（本題5分）以一個(gè)智能煙霧報(bào)警器的聯(lián)動(dòng)功能為例，分析嵌入式操作系統(tǒng)在其中的作用，包括與其他設(shè)備的聯(lián)動(dòng)、報(bào)警通知方式、應(yīng)急處理等方面，討論其在消防安全中的重要性