西安工商學(xué)院《嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷

自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密自覺遵守考場(chǎng)紀(jì)律如考試作弊此答卷無效密封線第1頁，共3頁西安工商學(xué)院

《嵌入式系統(tǒng)實(shí)踐》2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷院(系)_______班級(jí)_______學(xué)號(hào)_______姓名_______題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題2分，共40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、在嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)中，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的編寫是重要的一環(huán)。假設(shè)需要為一個(gè)新的傳感器編寫驅(qū)動(dòng)程序。以下關(guān)于設(shè)備驅(qū)動(dòng)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序負(fù)責(zé)將硬件的操作抽象為軟件接口，供上層應(yīng)用使用B.驅(qū)動(dòng)程序需要處理硬件的中斷和異常情況，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性C.為了提高性能，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序應(yīng)該盡量減少與操作系統(tǒng)內(nèi)核的交互D.不同類型的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方式完全相同，可以復(fù)用代碼2、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）技術(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載調(diào)整處理器的電壓和頻率。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備的負(fù)載變化頻繁。以下關(guān)于DVFS的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.DVFS可以有效降低系統(tǒng)的功耗，尤其是在輕負(fù)載情況下B.實(shí)現(xiàn)DVFS需要硬件支持和相應(yīng)的軟件算法C.頻繁的電壓和頻率切換不會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響D.可以根據(jù)系統(tǒng)的歷史負(fù)載情況預(yù)測(cè)未來的負(fù)載，提前進(jìn)行DVFS調(diào)整3、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)的代碼無需優(yōu)化，能運(yùn)行即可4、在嵌入式操作系統(tǒng)的開發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要環(huán)節(jié)。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)的某個(gè)關(guān)鍵函數(shù)執(zhí)行效率較低，需要進(jìn)行優(yōu)化。以下哪種優(yōu)化方法在不影響功能的前提下能夠最大程度地提高性能？（）A.減少函數(shù)的參數(shù)數(shù)量B.使用更高效的算法重新實(shí)現(xiàn)函數(shù)C.減少函數(shù)內(nèi)部的條件判斷D.增加函數(shù)的代碼注釋以提高可讀性5、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了滿足特定應(yīng)用的需求和資源限制。假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的嵌入式傳感器設(shè)備，只需要基本的任務(wù)調(diào)度和通信功能。在進(jìn)行內(nèi)核裁剪時(shí)，以下哪些部分可能會(huì)被去除？（）A.復(fù)雜的內(nèi)存管理模塊，因?yàn)樵O(shè)備內(nèi)存需求簡(jiǎn)單B.完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧，因?yàn)樵O(shè)備不需要聯(lián)網(wǎng)C.高級(jí)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)支持，因?yàn)閭鞲衅髟O(shè)備驅(qū)動(dòng)相對(duì)簡(jiǎn)單D.以上選項(xiàng)都有可能被裁剪以減小內(nèi)核體積6、假設(shè)在一個(gè)嵌入式工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中，需要與多個(gè)不同廠家的傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行通信和集成。為了解決設(shè)備之間的兼容性和互操作性問題，以下哪種通信協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)被廣泛采用？（）A.ModbusB.CAN總線C.SPID.以上都是7、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)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)死機(jī)或程序跑飛的情況，以下關(guān)于看門狗的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.看門狗需要定期被系統(tǒng)軟件“喂狗”，否則會(huì)觸發(fā)復(fù)位操作B.看門狗可以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)自動(dòng)重啟系統(tǒng)，恢復(fù)正常運(yùn)行C.看門狗的超時(shí)時(shí)間可以根據(jù)系統(tǒng)的需求進(jìn)行設(shè)置D.一旦看門狗觸發(fā)復(fù)位操作，系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和狀態(tài)信息不會(huì)丟失8、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要在不同的硬件平臺(tái)上移植。假設(shè)一個(gè)嵌入式游戲系統(tǒng)需要從一種處理器架構(gòu)移植到另一種架構(gòu)。在移植過程中，以下哪項(xiàng)是最關(guān)鍵的？（）A.只需修改操作系統(tǒng)的內(nèi)核代碼，應(yīng)用程序無需改動(dòng)B.重新編譯操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，并修改與硬件相關(guān)的代碼C.可以直接將原系統(tǒng)的二進(jìn)制文件在新平臺(tái)上運(yùn)行，無需任何修改D.移植過程主要取決于新平臺(tái)的性能，與原系統(tǒng)的架構(gòu)無關(guān)9、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10、在嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)保護(hù)方面，需要防止非法訪問和數(shù)據(jù)破壞。假設(shè)一個(gè)多任務(wù)的嵌入式系統(tǒng)。以下關(guān)于存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)制的描述，正確的是：（）A.不設(shè)置存儲(chǔ)保護(hù)，讓任務(wù)自由訪問系統(tǒng)內(nèi)存B.利用內(nèi)存管理單元（MMU）實(shí)現(xiàn)地址空間隔離和訪問權(quán)限控制C.存儲(chǔ)保護(hù)會(huì)增加系統(tǒng)開銷，應(yīng)盡量避免使用D.嵌入式系統(tǒng)不需要存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)制11、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要進(jìn)行任務(wù)調(diào)度。假設(shè)一個(gè)智能手表的嵌入式系統(tǒng)，其中有顯示更新任務(wù)、傳感器數(shù)據(jù)采集任務(wù)和通信任務(wù)等。在這種情況下，以下哪種任務(wù)調(diào)度算法可能最適合？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法，按照任務(wù)到達(dá)的先后順序執(zhí)行B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，根據(jù)任務(wù)的重要性和緊急程度分配優(yōu)先級(jí)C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，每個(gè)任務(wù)輪流獲得固定的執(zhí)行時(shí)間D.隨機(jī)調(diào)度算法，隨機(jī)選擇任務(wù)執(zhí)行，以實(shí)現(xiàn)公平性12、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的便攜式醫(yī)療設(shè)備時(shí)，需要考慮到設(shè)備的尺寸、重量和電池壽命。對(duì)于操作系統(tǒng)的選擇，以下哪種嵌入式操作系統(tǒng)可能具有更好的適應(yīng)性？（）A.FreeRTOSB.LinuxC.WindowsEmbeddedD.VxWorks13、假設(shè)在一個(gè)嵌入式工業(yè)控制器中，需要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)。為了確保實(shí)時(shí)任務(wù)不受非實(shí)時(shí)任務(wù)的干擾，以下哪種內(nèi)核架構(gòu)可能是最適合的？（）A.單內(nèi)核架構(gòu)B.微內(nèi)核架構(gòu)C.宏內(nèi)核架構(gòu)D.混合內(nèi)核架構(gòu)14、當(dāng)開發(fā)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能電表時(shí)，需要實(shí)現(xiàn)高精度的電量計(jì)量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。對(duì)于電量計(jì)量芯片的選擇和接口設(shè)計(jì)，以下哪種方案可能是最合適的？（）A.專用計(jì)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15、在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，電源管理是一個(gè)重要的考慮因素。假設(shè)一個(gè)便攜式嵌入式設(shè)備需要在電池供電下長時(shí)間運(yùn)行。以下關(guān)于電源管理策略的描述，正確的是：（）A.讓設(shè)備始終以最高性能運(yùn)行，不考慮電源消耗B.根據(jù)設(shè)備的工作狀態(tài)動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器頻率和設(shè)備功耗，在性能和電源消耗之間取得平衡C.關(guān)閉所有不必要的硬件設(shè)備，以最大限度延長電池壽命，即使這可能影響系統(tǒng)功能D.電源管理由硬件自動(dòng)完成，操作系統(tǒng)無需干預(yù)16、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要在低功耗的情況下保持系統(tǒng)的運(yùn)行。假設(shè)一個(gè)基于電池供電的嵌入式設(shè)備，在系統(tǒng)空閑時(shí)需要降低功耗以延長電池壽命。以下哪種技術(shù)可以有效地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？（）A.動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整B.關(guān)閉部分不必要的硬件設(shè)備C.進(jìn)入睡眠模式D.以上都是17、在一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)中，為了提高系統(tǒng)的可靠性和容錯(cuò)能力，對(duì)于關(guān)鍵任務(wù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和恢復(fù)，以下哪種技術(shù)或方法可能會(huì)被采用？（）A.定期數(shù)據(jù)備份B.數(shù)據(jù)冗余存儲(chǔ)C.錯(cuò)誤檢測(cè)和糾正碼D.以上都是18、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性是一個(gè)關(guān)鍵特性。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)用于控制工業(yè)生產(chǎn)線上的機(jī)器人，對(duì)操作的響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格要求。以下關(guān)于實(shí)時(shí)性保證的描述，正確的是：（）A.任何嵌入式操作系統(tǒng)都能滿足該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，無需特殊考慮B.只要提高處理器的主頻，就能確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)C.選擇專門為實(shí)時(shí)應(yīng)用設(shè)計(jì)的嵌入式操作系統(tǒng)，并合理配置任務(wù)優(yōu)先級(jí)和調(diào)度策略，以滿足實(shí)時(shí)性需求D.實(shí)時(shí)性只與硬件相關(guān)，與操作系統(tǒng)的選擇和配置無關(guān)19、嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度算法直接影響系統(tǒng)的性能和響應(yīng)能力。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中有多個(gè)任務(wù)，包括實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)。以下哪種調(diào)度算法可能最適合這種情況？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法，按照任務(wù)到達(dá)的先后順序執(zhí)行B.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法，為每個(gè)任務(wù)分配固定的時(shí)間片輪流執(zhí)行C.優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，根據(jù)任務(wù)的優(yōu)先級(jí)決定執(zhí)行順序，高優(yōu)先級(jí)任務(wù)優(yōu)先執(zhí)行D.隨機(jī)調(diào)度算法，隨機(jī)選擇任務(wù)執(zhí)行，以平衡任務(wù)的執(zhí)行機(jī)會(huì)20、嵌入式操作系統(tǒng)中的電源管理策略需要根據(jù)系統(tǒng)的工作狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備在待機(jī)模式和工作模式下的功耗差異較大，以下關(guān)于電源管理策略的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.在待機(jī)模式下，可以降低處理器的工作頻率、關(guān)閉部分外設(shè)等，以降低功耗B.在工作模式下，需要根據(jù)系統(tǒng)的負(fù)載情況動(dòng)態(tài)調(diào)整電源供應(yīng)，以保證性能和功耗的平衡C.電源管理策略只需要考慮硬件的功耗特性，不需要考慮軟件的運(yùn)行情況D.可以通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的工作狀態(tài)和用戶操作，來自動(dòng)切換不同的電源管理模式二、簡(jiǎn)答題（本大題共3個(gè)小題，共15分)1、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)調(diào)度算法有哪些？2、（本題5分）解釋多個(gè)音頻源的混合和音量控制。3、（本題5分）簡(jiǎn)述嵌入式操作系統(tǒng)的圖形用戶界面（GUI）設(shè)計(jì)原則。三、編程題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）編寫代碼，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的位移差傳感器驅(qū)動(dòng)程序。2、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間統(tǒng)計(jì)機(jī)制。3、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)Zigbee網(wǎng)關(guān)程序，連接多個(gè)Zigbee設(shè)備。4、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)字典樹數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行字符串查找操作。5、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)