嵌入式实时操作系统试题

1、嵌入式实时操作系统试题（笔试、闭卷）一、判断（21224 分）1、嵌入式系统是看见的计算机系统，其开发环境和运行环境一致（ F）2、PC 机可包含在嵌入式系统中（ T）3、通常嵌入式系统是一个通用的计算平台，其软件是应用程序和操作系统两种软件的一体化程序（ F）4、嵌入式硬件系统的多样性不仅表现在嵌入式 CPU 的多样性、而且具有相同微处理器的硬件系统可能会有多种不同的外围电路。（T）5的核心是嵌入式微处理器，其主要体系架构有、Pentium、Itanium （ F ）6、AMBA 总线是片内总线，包括高速总线AHB 。 （ T 7、NandFlash Flash Memory（ F ） 8、

2、NorFlash Flash Memory（ T ）9ARM CPU System User （T）10ARM CPU 模式中除User 模式外，其它模式都被称为特权模式，User CPU （F）、ARM 有两种工作状态：ARM Thumb，ARM Thumb CPU 的模式或寄存器的内容。（ F ）12、ARM 是32 位嵌入式处理器，并可以进入16 位运行模式, 可支持大、小端数据格式（ T）13X86 CPU 的异常向量与ARM CPU 的异常向量的区别是：在X86 平台上，当有异常发生时CPU 地址读取要执行的程序的地址。而ARM CPU 是到向量地址的地方读取指令，也就是ARM 的向

3、量地址处存放的是一条指令（一般是一条跳转指令（TRUE）14I/O I/O 采用丰富的内存操作指令访问I/O I/O 地址译码电路、无需专用的I/O （T）15、ARM 的中断处理方式与 X86 是一致的，当中断发生时CPU 是到指定的向量地址读取要执行的程序的地址。（ F ）16、AMBA APB 是低速总线，并可支持多个主单元（ F ）17、在设计嵌入式实时操作系统调度器的时候，应尽量考虑公平和最小化平均响应时间（F）18、不可抢占内核是指内核不能被中断，可抢占内核指内核可被中断（F）19、当任务等待资源时，系统调用一旦返回就获得了该等待的资源（ F）20、在嵌入式实时多任务系统中，任务的

4、优先级比中断的优先级高（ F）21、中断处理程序可以使用嵌入式操作系统提供的所有系统调用（ F）22在处理器上运行的任务永远是系统中优先级最高的任务（ F）23、优先级继承可解决优先级反转问题，需要操作系统提供该支持，优先级继承对应用的运行流程影响大（F）23a、优先级天花板可解决优先级反转问题，它是当低优先级的任务阻塞高优先级任务时抬高低优先级任务的优先级（F）2425对而言，优先级天花板算法对应用中任务流程的影响要小（F）26、优先级天花板算法可有效地解决死锁和阻塞链问题（T）27T）27a. 0 1（F）27b. 从操作系统的角度来看，消息队列中存放的消息是无特定含义的字节流，其含义由具

5、体应用来解释（T）28、在与关系表示等待的几个事件都要发生才算等待的结果发生了（T）29、在中断处理程序中如果使用了操作系统的系统调用唤醒了比被中断任务的优先级高的任务，这时操作系统马上进行任务调度。（F）30、在嵌入式实时操作系统中一般不使用虚拟存储技术，以避免页面置换所带来的开销所引起的不确定（T）31MMU 2 级内存保护模式下，应用程序的逻辑地址同应用程序在物理内存中的物理地址相同（T）32、交叉调试可以直接调试不同指令集的程序，不需要通过外部通信的方式来控制被调试程序（F）32、在 OCD 调试方式下，被调试程序在目标监控器的控制下运行，并与后者共享某些资源，如CPU 资源、RAM

6、源以及通信设备（如串口、网卡等）等资源（ F）32aOCD 与Rom Monitor 相比其优点是不占用目标平台的存储空间及通信设（如串口网卡等等资源（ T）33DARTS 方法是结构化分析设计的扩展，它主要用在系统设计阶段，进行任务的划分，并定义任务间的接口（T）33a、嵌入式实时操作系统可提供高精度的系统时钟，其时间粒度由应用设定（T）33b、时间管理中通常使用RTC 和 Timer 两种硬件设备，其中系统时钟通常以RTC 为基础。（F）34、单调速率调度的基本原理是：基于任务的周期给它们指定优先级，一般来说，周期越短的任务优先级越低（F）35DSP 专用于数字信号处理，采用哈佛结构（T）

7、36、ARM Thumb 32 ARM 32 ARM （T）37、ARM 处理器是典型的CISC （F）38、QNX 操作系统的体系结构为层次结构。（F）12、嵌入式操作系统内存管理比较简单，通常不采用虚拟内存管理（）13、嵌入式软件一般情况下调试器和被调试程序运行在相同的计算机上（）14、拥有关键任务的实时系统被成为强实时系统，否则称为弱实时系统（）15、任务可以挂起自己也能唤醒自己（）16、采用时间片轮转调度算法，时间片设置太大与太小对系统都没有任何影响（）17、RMS调度算法只使用于所有任务都是周期性任务的情况（）18、NorFlash 是一种 Flash Memory 它既可以做主存也

8、可做外存使用。（ ）19、强实时系统对系统响应时间有严格的要求，如果系统响应时间不能满足，就要引起系统崩溃或致命的错误。（ F）20（ F）21（ T ）22、单处理器多任务系统无需嵌入式操作系统的支持。 （ F）23、ARM 处理器有 37 个寄存器，9 种运行模式。（F）24、如果 ARM 处理器运行在User 模式下，则程序不能访问有些受保护的资源，但能通过异常的形式来改变CPU 的当前运行模式。（ T ）25、异常和外部中断不能够引起ARM 处理器工作模式的改变。（ F ）26、CPSR （ T ）27、MIPS 是一种很流行的RISC 处理器。（ T ）28（ F ）29、交叉调试时

9、，调试器和被调试程序运行在不同的计算机上（ T ）30、任务控制块的内容在任务创建时进行初始化，在系统运行过程中不会发生变化（ F ）31、通过任务变量，多个任务可以把同一个全局或静态变量作为任务的私有变量来使用（ T ）32、交叉编译是指编译过程由开发平台和运行平台一起编译完成（ F）二、单选或多选题（22040 分，全部选对得 2 分，选对一半以下选项没有分，选对一半以上个选项得 1 分）嵌入式系统的特点是（ABCDE）嵌入式系统通常是形式多样、面向特定应用的软硬件综合体；嵌入式系统得到多种类型的处理器和处理器体系结构的支持；嵌入式系统通常极其关注成本；嵌入式系统有实时性和可靠性的要求；;

10、嵌入式系统开发不需要专门工具和特殊方法。精简指令集系统RISC（ReducedInstructionSet的特点是（BC）减少代码尺寸，增加指令的执行周期数(B ) 简单的寻址模式，仅允许LOAD 和 STORE 指令存取内存，其它所有的操作都基于寄存器到寄存器直接执行、寄存器较多由硬件完成部分软件功能，硬件复杂性增加，芯片成本高嵌入式微处理器降低功耗的技术包括如下方面BC）提高工作电压提供不同的时钟频率：通过软件设置关闭暂时不使用的功能块提供功耗管理机制ROM Monitor调试方式，以下说法中正确的是（ABCDE）ROM Monitor的难度比较大。ROM Monitor占用CPU 时，应

11、用程序不响应外部的中断，因此不便调试有时间特性的程序。要求目标机必须有足够的ROM（D）ROM Monitor 要占用目标机一定数量的资源，如：CPU 资源、RAM 资源和通信设备（如：串口、网卡等）资源。（E）调试环境不同于实际目标环境JTAG调试方式属于下列哪种调试方式（D ）Monitor 方式Emulator 方式Circuit Emulator 方式Chip Debugging 方式Simulator 方式大多数嵌入式实时操作系统中，大都采用调度算法（A）来保证优先级高的任务能及时运行，采用调度算法（解决多个同优先级任务平等调度问题。（A）抢占式任务调度（B）单调速率调度（C）FIF

12、O 调度（D）时间片轮转调度在划分任务的原则中，使用哪个或几个原则划分的任务需设置较高的优先级、F）（A）I/O 依赖性 （B）时间关键性的功能计算量大的功能（D）功能内聚（E）时间内聚多任务系统的主要优点是AC。将复杂的系统分解成相对独立的多个任务，达到分而制之的目的，从而降低系统的复杂性；需要采用一些新的软件设计方法；保证系统的实时性；需要增加功能：任务间的协调，同步和通信功能；系统的模块化好，提高系统的可维护性。需要对每一个共享资源互斥；导致任务间的竞争；要增加系统的开销。ARMCPUFIQ模式下使用的寄存器集合是PC, R14_fiq to R8_fiq, R7 to SPSR_fiq

13、PC, R14 to R8, R7 to SPSR_fiqPC, R14_fiq to R8_fiq, R7_fiq to SPSR_fiqPC, R14 to R8, R7 to 在嵌入式实时操作系统中不采用虚拟存储管理的主要原因是对于实时、嵌入式应用，如果采用虚拟存储管理，由于页交换的时间不可预测会影响整个系统的确定性。在具体的嵌入式应用中，任务的数量和各自可能使用的内存容量在开发时就已预测。ARM AMBA总线结构中，AHB 由（ABCD）组成。（A）主单元（B）从单元（C）仲裁器（D）译码器（E）APB 桥10a. ARM 微处理器的AMBA 总线结构中，APB 具有以下（ACD）功能

14、。（A）AHB 的从单元（B）仲裁器（C）译码器（D）APB 中主单元关于任务，下列说法中正确的有ABC：任务是一个具有独立功能的无限循环的程序段的一次运行活动，具有动态性、并行性和异步独立性。任务控制块中应包括任务标识、任务优先级、任务状态和控制信息，以及CPU 的现场的相关信息。不同的内核实现对任务状态的定义不尽相同，其基本状态为执行态、就绪态、等待态三种状态。任务函数不能有参数，但可以有返回值。ISR不同，任务是由内核的调度程序调度的，而ISRs为异步地执行，不受调度程序调度。在嵌入式系统的总体设计中，应完成如下工作（A）系统总体框架设计（B）软硬件划分（C）处理器选定（D）操作系统选定

15、（E）开发环境选定嵌入式软件的开发可以分为以下几种ABCD。编写简单的板级测试软件，主要是辅助硬件的调试开发基本的驱动程序开发特定嵌入式操作系统的驱动程序（板级支持包）开发嵌入式系统软件，如嵌入式操作系统等开发应用软件以下关于程序与任务区别的描述，正确的有任务更能真实地描述并发，而程序不能程序是静态的，任务是动态的任务有生命周期，有诞生有消亡，短暂的；而程序是相对长久的一个程序可对应多个任务，反之亦然任务具有创建其他任务的功能，而程序没有执行E就绪执行E就绪R等待BRE 的转换条件是BR 的转换条件是ER 的转换条件是RB 的转换条件是EB的转换条件是（A）任务被调度，获得CPU（B）任务被抢

16、占，放弃CPU（C）任务被阻塞（D）任务的阻塞条件被解除（E）就绪任务被运行任务通过挂起调用挂起以下关于中断与异步信号的描述正确的是（AB）ISR 的响应由硬件实现，ASR 的响应由操作系统实现；中断服务例程可运行在独立的堆栈中，异步信号例程运行在相关任务的上下文中；ISR 被触发时，用中断向量作为参数，而ASR 触发时以异步信号集作为参数；（D）ASR 调用的系统调用和 ISR 调用的一样。实时内核的ABCD）安装中断服务程序中断发生时，对中断现场进行保存，并且转到相应的服务程序上执行中断退出前，对中断现场进行恢复中断栈切换中断退出时的任务调度实时内核中的时钟、定时管理提供以下功能ABC）维

17、持日历时间任务有限等待的计时软定时器的定时管理维持系统时间片轮转调度18a. 关于实时内核中的 Tick 处理程序以下（ABD）正确维持系统时间更新任务有限等待的计时RTC时间更新时间片可根据应用的需要随时调用ARM 有7 种处理器模式和37 个寄存器，所有模式共用的寄存器是（ A）（A）R0-R7（B）R8-R13（C）R14运行任务被抢占的原因可能有（ACD）它唤醒了高优先级的任务将自己挂起有多个同优先级的就绪任务，运行的时间片到中断产生并处理中断随着任务（或ISR）不断地向（从）消息队列发送（接收）消息，消息队列的状态不断转换，可能有的状态是D）消息队列为空消息队列中有消息且有任务等待接

18、收消息消息队列中有消息，且有任务等待向它发送消息消息队列满22、目前操作系统的体系结构可分为（ABC）单块结构层次结构客户服务器（微内核）分布式结构23、以下为嵌入式实时操作系统的有（）AVxWorksB QNX CLinux DWinCEEPalmOS24、嵌入式处理器的特点有（A，B，D，E）体积小集成度高可靠性低功耗低抗电磁干扰能力强25、ARM 处理器的数据类型有（ A，B，C）字节型数据半字数据类型字数据类型双字数据类型26、下列ARM 处理器的寄存器中，有对应影子寄存器的寄存器是（ C，D）AR0，R1B R0，R8 CR8，R9 DR8，R13ER9，R327、下列那些存储器可以

19、做嵌入式系统的主存（ A，C，D）Nor FlashCSRAM DEPROMENand Flash28、嵌入式软件有以下哪些特点（ C、D、E）规模大，开发难度大快速启动，直接运行开发平台和运行平台均相同实时性和可靠性要求高程序一体化29、操作系统通过一个调度程序来实现调度功能，调用调度程序的具体位置被称为调度点，调度点通常位于以那些位置（）中断服务程序的结束位置任务因等待资源而处于等待状态任务被创建或删除时任务处于就绪状态时30、嵌入式实时操作系统的任务由以下（ABCE）部分组成A. 任务控制块B. 堆栈C. 代码D.信号量E. 数据31、以下关于 MMU 的说法哪些是正确的（BCE ）A.

20、 所有的嵌入式微处理器都集成了MMUB. 具有防止地址越界功能C. 具有地址映射功能 D.属于主存空间一部分 E. 具有操作越权功能32、在基于嵌入式操作系统的应用系统中，其初始化工作通常包括（ABDE ）A. 板级初始化B. 系统初始化 C. 创建所有应用任务所需资源D. 应用初始化 E. 创建 Idle 任务三、简答（4X5=20 分）么？（5 分）答：可分为循环轮循系统、前后台系统、单处理器多任务系统、多处理器多任务系统。前后台系统由一个后台主程序和多个中断处理程序组成，需要考虑的是中断的现场保护和恢复，中断嵌套，中断处理过程与主程序的协调(共享资源)问题。2要问题是什么？（5 分）答：

21、可分为循环轮循系统、前后台系统、单处理器多任务系统、多处理器多任务系统。系统由多个任务、多个中断处理程序和嵌入式操作系统组成，首先需要考虑的是任务划分、任务和中断处理程序及任务与任务之间的接口关系。ARM CPUSystemUser模式的异同答：ARM CPU 的异常模式有FIQ, IRQ, Supervisor, Abort, Undefined，进入异常模式时CPU 处于 ARM 的工作状态。3、ARM CPU 有多少个堆栈寄存器？与 CPU 模式的关系如何？答：6 个堆栈寄存器，其中System 和 User 模式公用一个，其他模式都有各自的堆栈寄存器。4、简述任务上下文切换的主要步骤（

22、5 分）多任务系统中，上下文切换是指CPU 的控制权由运行任务转移到另外一个就绪任务时所发生的事件2 分当前运行任务转为就绪（或者挂起、删除）状态，另一个被选定的就绪任务成为当前任务（1 分）上下文切换包括保存当前任务的运行环境，恢复将要运行任务的运行环境（1 分上下文的内容依赖于具体的CPU（1 分）4、请写出信号量、消息队列和事件的主要用途，信号量按照用途可分为几种？ 答：信号量主要用于同步、互斥消息队列主要用于通信，事件主要用于一对多和多对多的同步。5、在单处理器多任务系统中最多有多少任务处于运行态、就绪态和等待态？ 答：最多一个任务处于运行，就绪和等待没有限制。6、ARM CPU 有多

23、少个堆栈寄存器？与 CPU 模式的关系如何？答：6 个堆栈寄存器，其中System 和 User 模式公用一个，其他模式都有各自的堆栈寄存器。7、空闲任务是由谁创建的？空闲任务运行的条件和特点是什么？答：空闲任务是由OS 在初始化时创建。如果系统没有其他任务可运行就运行空闲任务执行空操作。它的优先级最低， 不能被删除。8、简述多任务系统中，任务间关系和任务与中断处理程序间的关系答：任务之间的关系：CPU资源CPU外的其他资源（互斥）同步 协调彼此运行的步调通信 彼此间传递数据或信息，以协同完成某项工作中断处理程序与任务间的关系为：竞争除CPU 外的其他资源（互斥、同步和通信。9、假定嵌入式操作

24、系统提供申请获得信号量系统调用voidSemphoneGet(SIDsid,INT16Utimeout,INT8U*err),其中sid为信号量的ID号如果timeout=0表示永久等待表示有限等待请写出该系统调用实现的流程图（8 分）（） ，成功获得信号量, 并成功返回当信号量值=0, timeout=0 就永久等待，在这种情况下有两种返回情况一是成功获得，二是信号量已timeout0, 是超时错误返回。10、简述中断管理中的前导和后续部分的功能。答：中断处理前导：保存必要的寄存器，并根据情况切换中断栈，设置进入中断状态，然后调用用户中断服务程序。中断处理后续：实现中断返回前需要处理的工作，

25、主要包括恢复寄存器和堆栈，如果要返回任务需进行任务的重调度，从中断服务程序返回到优先级最高的就绪任务。RTC(Real Time Clock), 定时器Watchdog 统一般使用哪些硬件时钟？如何使用。答：RTC：一般靠电池供电，即使系统断电，也可以维持日期和时间。RTC 定时器计数器：嵌入式OS 需要一个定时器作为系统时钟（或称OS 时钟，并由实时内核控制系统时钟工作。一般情况下，系统时钟的最小粒度是由应用和操作系统的特点决定的。Watchdog: 通常用于系统出错时的自动恢复，防止系统死机。实时时钟和系统时钟之间的关系通常也被称作操作系统的时钟运作机制。一般来说，RTC 是系统时钟的时间

26、基准，嵌入式OS 通过读取 RTC 持同步运行，共同维系系统时间。系统时钟并不是本质意义上的时钟，只有当系统运行起来以后才有效，并且由实时内核完全控制12、什么是交叉开发环境？答：交叉开发环境是指用于嵌入式软件开发的所有工具软件的集合，一般包括文本编辑器、交叉编译器、交叉调试器、仿真器、下载器等工具。交叉开发环境由宿主机和目标机组成，宿主机与目标机之间在物理连接的基础上建立起逻辑连接。13、什么是交叉开发环境？答：交叉开发环境是指用于嵌入式软件开发的所有工具软件的集合，一般包括文本编辑器、交叉编译器、交叉调试器、仿真器、下载器等工具。14、OCD 调试15、嵌入式软件运行流程在系统“引导/升级

27、阶段”除了将系统软件从 NorFlash 中读取出来加载到 RAM 中运行外还有那两种引导方式？并分析这三种引导方式中那种方式引导速度最快？那种方式成本更低？16、什么是实时系统？什么是嵌入式系统？阐述二者之间的关系。17、分别从硬件和软件两方面说明嵌入式系统的组成内容。18、分析为什么嵌入式系统会存在功耗问题，有那些技术来降低嵌入式处理器的功耗？19AMBA 总线是ARM 3.0 AMBA 并说明这些总线中那些是高速总线，那些是低速总线？20、阐述嵌入式软件的运行流程，并介绍每个阶段的主要工作（10 分）21、什么是RMS 调度算法，什么是EDF 调度算法？22、四、应用题（20 分）1.（

28、8分）什么是优先级继承技术？如果采用优先级继承技术，请完成以下情况下系统运行时序的示意图：这四任务的到达（即就绪）顺序为 C, B, A, 且D 在C 到达之前已经获得了资源。DD时间D 达任务 D获得资SC 达任务 C任 务 BB达到A达到源 S败失源 S败失任务 A任务 D申请资释 放源 S 失源S败1234任务 D注意：在下图中用表示任务D 任务 D答：优先级继承是当占有互斥信号量的任务的优先级低于请求获得该信号量的任务的优先级时，占有互斥信号量的任 务的优先级被抬升到请求互斥信号量的任务的优先级 分级才恢复到它在进行任何优先级继承操作前的优先级（2分）4 AADABDCDD时间D 绪任

29、务 D获得资SC 绪任务 C任 务 BB绪就源 S败失源 S败失A绪就任务 A任务 D申请资释 放源 S 失源S败2342. （8 分）4 A, B, C, D 1，2，3，4（数字越小优先级越高。这四个任务有一个共享资源（用一个互斥信号量 S 来确保对该资源的互斥访问技术，请完成以下情况下系统运行时序的示意图：这四个任务的到达（即就绪）D, C, B, A,且D 在C 到达之。优先级1234D 绪任务 D 绪任务 获得资SC 绪B 绪时间任务 D任 务 B任 务 B任务 A释 放 资源 S申 请 资源 S释 放 资源 S就绪表示任务D 正在运行用任务D表示任务D 处于就绪用表任务 D任务 D

30、示任务 任务 D任务 D答：优先级继承是当占有互斥信号量的任务的优先级低于请求获得该信号量的任务的优先级时，占有互斥信号量的任 务的优先级被抬升到请求互斥信号量的任务的优先级分级才恢复到它在进行任何优先级继承操作前的优先级（2 分）4 DDBABBBBCD234任务4任务D任务任务 D任务任 务D绪就获得资源 SC绪就B 就绪时间任务 D任 务 B任 务B任务 A释 放 资源 S申 请 资源 S释 放源 S资就绪分）请分别填出在ARM 中大端数据存放格式和小端数据存放格式下，下列变量在内存中的存放情况（32 位。变量 A：word A=0 xf6 73 4b cd，在内存中的起始地址为 0 x

31、b3 20 45 00变量 B：half word B=0 x73，在内存中的起始地址为 0 xdd dd dd d0变量C:word C=0 x73, 在内存中的起始地址为0 xdd dd dd f0大端：小端：0 xb32045000 xf60 xb32045000 xcd0 x730 x4b0 x4b0 x730 xcd0 xf60 x000 xda0 xddddddd00 xddddddd00 xda0 x000 xddddddd00 xddddddd04、假设一款数码相机产品其开发成本为 100 万元，硬件 BOM 为 1000 元/台，外壳包装 20 元/台，软件版税为 50 元/

32、 台，预测该产品的销量为 10 万台，请列出算式并计算出这款数码相机的每台最后成本为多少？答案：NRE(Non-Recurring 成本产品成本、外壳包装和软件版税等批量产品的总体成本=NRE成本每个产品成本产品总量每个产品的最后成本总体成本产品总量=NRE成本产品总量每个产品成本批量产品的总体成本=100（10002050）101070010010850万每个产品的最后成本=10850/10=1085=100/10+1000+20+505ARM7TDMI 85MHZ，50MHZ 20MHZ MIPS 数。答案：85*0.9=76.5 MIPS, 500.9=45MIPS, 20*0.9=18

33、MIPS6ARM CPU Reset CPU 处于什么模式？CPSR 、M4-M0 的值为多少？ Supervisior 模式，I=F=1, T=0, M4M3M2M1M0=0b100117NorFlash 1MB SDRAM 8MB NandFlash 50KB1.2MB（该空间为一个完整的空间不可再分, 4MB，请列举出可能的存储方式，并描述系统引导方式。答案：NorFlash 空间分为两部分：Boot 50KB1.2MB Boot，Boot SDRAM 中运行。NorFlash只存储Boo1.2MB存储在NandFlashBooBoot结束时将NandFlash中的 1.2MB 加载到 SDRAM 中运行。8、以运行在 X86 实模式下的ucOS 为例说明其任务的组成。答案：任务通常主要包含以下内容：代码：一段可执行的程序数据：程序所需要的相关数据（变量、工作空间、缓冲区等）堆栈任务执行的上下文环境工作在 X86 实模式下的ucOS 任务的上下文环