湖南科技大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》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，共3頁湖南科技大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)》

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20個(gè)小題，每小題1分，共20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)中的進(jìn)程間通信（IPC）機(jī)制用于不同進(jìn)程之間的數(shù)據(jù)交換和協(xié)調(diào)工作。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中有多個(gè)進(jìn)程需要協(xié)同完成一項(xiàng)任務(wù)，以下關(guān)于進(jìn)程間通信的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.管道是一種簡單的進(jìn)程間通信方式，數(shù)據(jù)只能單向流動(dòng)B.消息隊(duì)列可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)程間的異步通信，消息可以按照一定的優(yōu)先級(jí)進(jìn)行處理C.共享內(nèi)存可以提供高效的進(jìn)程間數(shù)據(jù)共享，但需要注意同步和互斥問題D.進(jìn)程間通信只適用于同一種操作系統(tǒng)中的進(jìn)程，不同操作系統(tǒng)之間的進(jìn)程無法進(jìn)行通信2、嵌入式操作系統(tǒng)中的中斷向量表用于處理各種中斷。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中添加了新的外部中斷源，以下關(guān)于中斷向量表配置的描述，正確的是：（）A.需要在中斷向量表中為新的中斷源分配相應(yīng)的中斷處理函數(shù)入口地址B.中斷向量表的配置在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)完成，運(yùn)行過程中不能修改C.可以將多個(gè)中斷源映射到同一個(gè)中斷處理函數(shù)，以減少代碼量D.中斷向量表的大小是固定的，不能添加新的中斷源3、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4、嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）用于提供準(zhǔn)確的時(shí)間信息。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要在斷電后仍然保持時(shí)間的準(zhǔn)確性，以下關(guān)于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.實(shí)時(shí)時(shí)鐘通常由電池供電，以保證在系統(tǒng)斷電時(shí)仍能運(yùn)行B.實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以通過外部信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，提高時(shí)間的準(zhǔn)確性C.嵌入式操作系統(tǒng)可以通過讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘的值來獲取當(dāng)前時(shí)間D.實(shí)時(shí)時(shí)鐘的精度不受溫度和電壓等環(huán)境因素的影響5、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過程包括硬件初始化、內(nèi)核加載和系統(tǒng)配置等步驟。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)需要加載多個(gè)模塊和配置文件。以下關(guān)于啟動(dòng)過程的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.硬件初始化包括設(shè)置時(shí)鐘、初始化內(nèi)存控制器和其他外設(shè)B.內(nèi)核可以從只讀存儲(chǔ)器（ROM）、閃存或網(wǎng)絡(luò)等位置加載C.系統(tǒng)配置可以通過讀取配置文件或使用默認(rèn)設(shè)置來完成D.嵌入式操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過程是固定不變的，不能根據(jù)具體需求進(jìn)行定制和優(yōu)化6、在嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)擴(kuò)展中，外部存儲(chǔ)器如SD卡和eMMC可以提供額外的存儲(chǔ)空間。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要擴(kuò)展存儲(chǔ)容量。以下關(guān)于存儲(chǔ)擴(kuò)展的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.選擇存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)需要考慮容量、速度、接口類型和功耗等因素B.可以通過文件系統(tǒng)將外部存儲(chǔ)器與內(nèi)部存儲(chǔ)器統(tǒng)一管理C.存儲(chǔ)擴(kuò)展不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間和運(yùn)行性能產(chǎn)生影響D.在使用外部存儲(chǔ)器時(shí)，需要注意數(shù)據(jù)的讀寫權(quán)限和訪問控制7、在嵌入式系統(tǒng)的圖形顯示中，F(xiàn)ramebuffer是一種常用的機(jī)制。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要在屏幕上顯示圖像和文字，以下關(guān)于Framebuffer的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.Framebuffer是一塊內(nèi)存區(qū)域，用于存儲(chǔ)屏幕的圖像數(shù)據(jù)B.應(yīng)用程序可以直接對(duì)Framebuffer進(jìn)行讀寫操作，實(shí)現(xiàn)圖形顯示C.Framebuffer的大小和顏色深度由硬件決定，不可更改D.通過對(duì)Framebuffer的操作，可以實(shí)現(xiàn)各種圖形效果和動(dòng)畫8、假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要運(yùn)行一個(gè)復(fù)雜的圖形用戶界面（GUI），例如智能手表的操作界面，對(duì)界面的響應(yīng)速度和資源占用有嚴(yán)格要求。以下哪種GUI框架和技術(shù)更適合這種嵌入式應(yīng)用？（）A.Qt框架，功能強(qiáng)大但資源消耗較大B.MiniGUI框架，輕量級(jí)且適合嵌入式環(huán)境C.自行開發(fā)基于底層圖形庫的GUID.不使用GUI，采用命令行界面9、當(dāng)為一個(gè)嵌入式設(shè)備開發(fā)圖形用戶界面（GUI）時(shí)，需要考慮界面的簡潔性、響應(yīng)速度和資源消耗。假設(shè)該設(shè)備的屏幕尺寸較小，處理能力有限。以下哪種GUI框架和技術(shù)最為合適？（）A.QtB.GTK+C.MicroWindowsD.自行開發(fā)簡單的圖形庫10、嵌入式操作系統(tǒng)的引導(dǎo)加載程序（Bootloader）負(fù)責(zé)系統(tǒng)的初始化和啟動(dòng)引導(dǎo)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備的Bootloader需要支持從多種存儲(chǔ)介質(zhì)啟動(dòng)。以下關(guān)于Bootloader功能的描述，正確的是：（）A.Bootloader能夠檢測(cè)存儲(chǔ)介質(zhì)的類型，并選擇合適的啟動(dòng)鏡像加載B.Bootloader只負(fù)責(zé)從固定的存儲(chǔ)介質(zhì)啟動(dòng)，不能切換C.Bootloader在啟動(dòng)過程中不進(jìn)行任何硬件初始化操作D.Bootloader的功能單一，不能進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)等操作11、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)需要適應(yīng)不同的存儲(chǔ)設(shè)備和應(yīng)用需求。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，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.FAT文件系統(tǒng)簡單易用，但在閃存上的磨損均衡處理不夠好，可能影響閃存壽命B.EXT文件系統(tǒng)功能強(qiáng)大，適用于大容量存儲(chǔ)設(shè)備，但對(duì)于資源受限的嵌入式設(shè)備可能過于復(fù)雜C.JFFS2文件系統(tǒng)專門為閃存設(shè)計(jì)，具有較好的磨損均衡和掉電保護(hù)機(jī)制D.任何一種文件系統(tǒng)都可以在所有類型的嵌入式存儲(chǔ)設(shè)備上使用，無需考慮其特點(diǎn)和限制12、嵌入式系統(tǒng)的引導(dǎo)加載程序（Bootloader）的主要功能不包括（）A.初始化硬件B.加載內(nèi)核C.運(yùn)行應(yīng)用程序D.提供交互界面13、嵌入式操作系統(tǒng)中的看門狗（Watchdog）機(jī)制用于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)在運(yùn)行過程中出現(xiàn)死機(jī)。以下關(guān)于看門狗的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.看門狗定時(shí)器在規(guī)定時(shí)間內(nèi)未被刷新，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)復(fù)位B.可以通過軟件編程設(shè)置看門狗的超時(shí)時(shí)間和復(fù)位策略C.看門狗機(jī)制只能用于檢測(cè)軟件故障，對(duì)硬件故障無效D.合理使用看門狗可以提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性14、嵌入式操作系統(tǒng)在工業(yè)控制領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。假設(shè)一個(gè)工業(yè)控制系統(tǒng)需要高精度的控制和實(shí)時(shí)響應(yīng)。以下關(guān)于工業(yè)控制應(yīng)用的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以采用PID控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的精確控制B.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)能夠保證控制任務(wù)的按時(shí)執(zhí)行，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.工業(yè)控制系統(tǒng)不需要考慮網(wǎng)絡(luò)通信和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能D.系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)性對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性至關(guān)重要15、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)掛載和卸載需要謹(jǐn)慎處理。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備在運(yùn)行過程中需要?jiǎng)討B(tài)掛載和卸載文件系統(tǒng)。以下關(guān)于這一操作的描述，正確的是：（）A.可以隨意進(jìn)行文件系統(tǒng)的掛載和卸載，不會(huì)影響系統(tǒng)穩(wěn)定性B.在掛載和卸載時(shí)，需要處理好文件系統(tǒng)的一致性和數(shù)據(jù)完整性C.文件系統(tǒng)的掛載和卸載對(duì)系統(tǒng)性能沒有影響，無需特別關(guān)注D.嵌入式系統(tǒng)不支持動(dòng)態(tài)文件系統(tǒng)掛載和卸載16、在嵌入式系統(tǒng)的圖形界面開發(fā)中，資源的有效利用很關(guān)鍵。假設(shè)一個(gè)車載導(dǎo)航系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備，其屏幕分辨率有限。以下關(guān)于圖形界面設(shè)計(jì)的考慮，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.使用簡潔的圖形元素和圖標(biāo)，減少資源占用B.優(yōu)化圖形的繪制算法，提高界面的刷新速度C.可以使用高分辨率的圖片，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行縮放適配D.考慮用戶的操作習(xí)慣，設(shè)計(jì)直觀易用的界面布局17、在嵌入式操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的啟動(dòng)過程需要高效和可靠。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)需要初始化各種硬件設(shè)備、加載內(nèi)核和應(yīng)用程序。以下哪種啟動(dòng)方式能夠更快地完成系統(tǒng)啟動(dòng)，并減少啟動(dòng)過程中的錯(cuò)誤？（）A.從本地存儲(chǔ)設(shè)備順序讀取并加載B.通過網(wǎng)絡(luò)下載啟動(dòng)所需的文件C.先加載部分關(guān)鍵模塊，其他模塊在運(yùn)行時(shí)按需加載D.隨機(jī)加載啟動(dòng)所需的模塊和文件18、在嵌入式系統(tǒng)中，電源管理對(duì)于延長設(shè)備的電池壽命非常重要。假設(shè)一個(gè)便攜式嵌入式設(shè)備需要在不同的工作模式下保持低功耗。以下關(guān)于電源管理的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以通過動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器的頻率和電壓來降低功耗B.設(shè)備在待機(jī)模式下應(yīng)關(guān)閉不必要的硬件模塊以節(jié)省電量C.電源管理策略只需要考慮硬件的功耗特性，與軟件的運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)D.采用智能電源管理算法可以根據(jù)設(shè)備的使用情況自動(dòng)調(diào)整電源模式19、對(duì)于一個(gè)運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的智能交通系統(tǒng)設(shè)備，例如車載導(dǎo)航儀，需要快速處理大量的地理信息和實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)。以下哪種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法更適合提高數(shù)據(jù)處理的效率？（）A.二叉搜索樹，用于快速查找數(shù)據(jù)B.哈希表，實(shí)現(xiàn)快速的插入和查找C.鏈表，方便數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)添加和刪除D.數(shù)組，簡單直觀但查找效率較低20、在一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)中，需要同時(shí)控制多個(gè)家電設(shè)備，并保證各個(gè)設(shè)備之間的協(xié)調(diào)工作。以下哪種技術(shù)可以有效地實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通信和協(xié)同？（）A.消息隊(duì)列B.共享內(nèi)存C.信號(hào)量D.以上都可以二、簡答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋常見圖像壓縮算法的優(yōu)化和硬件支持。2、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何確保內(nèi)存訪問的順序性。3、（本題5分）簡述微內(nèi)核結(jié)構(gòu)和宏內(nèi)核結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。4、（本題5分）解釋在嵌入式系統(tǒng)中如何優(yōu)化系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間。5、（本題5分）解釋基于工作負(fù)載和硬件特性的能耗分析。三、編程題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘程序，能夠獲取和設(shè)置時(shí)間。2、（本題5分）用嵌入式操作系統(tǒng)編寫一個(gè)壓電式傳感器的驅(qū)動(dòng)程序。3、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)程序，在嵌入式系統(tǒng)中使用拉力差傳感器測(cè)量拉力差。4、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)后綴樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行字符串匹配操作。5、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，通過嵌入式操作系統(tǒng)控制一個(gè)氣體傳感器檢測(cè)氣體濃度。四、分析題（本大題共