衡阳师范学院南岳学院《嵌入式系统开发与应用》2021-2022学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页衡阳师范学院南岳学院《嵌入式系统开发与应用》

2021-2022学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）1、在嵌入式系统的能耗优化中，除了硬件设计，操作系统也能发挥作用。假设一个电池供电的嵌入式设备需要延长工作时间。以下关于操作系统层面能耗优化的描述，正确的是：（）A.动态调整处理器电压和频率，根据任务负载降低能耗B.关闭所有节能功能，以保证系统性能不受影响C.能耗优化主要由硬件完成，操作系统作用有限D.操作系统的能耗优化措施对电池寿命没有显著影响2、嵌入式操作系统的内核裁剪是为了满足特定系统的需求。假设一个嵌入式系统只需要支持基本的任务调度和内存管理功能，以下关于内核裁剪的描述，哪一项是不准确的？（）A.可以去除不必要的内核模块和功能，减小内核体积B.内核裁剪需要对操作系统的内部结构有深入的了解C.裁剪后的内核性能一定比完整内核更高D.内核裁剪需要在满足系统需求的前提下进行，避免影响系统的稳定性3、在嵌入式系统的存储管理中，虚拟内存机制的应用需要谨慎考虑。假设一个嵌入式设备的内存资源有限。以下关于虚拟内存在嵌入式系统中的应用，哪一项是不正确的？（）A.虚拟内存可以使嵌入式系统运行大于物理内存的程序，但会增加系统的复杂性B.对于实时性要求高的嵌入式系统，使用虚拟内存可能导致不可预测的响应时间C.如果嵌入式设备的存储介质读写速度快，可以广泛使用虚拟内存来扩展内存空间D.在资源受限的嵌入式系统中，通常优先考虑优化物理内存的使用，而不是依赖虚拟内存4、在嵌入式系统的存储扩展中，外部存储器如SD卡和eMMC可以提供额外的存储空间。假设一个嵌入式设备需要扩展存储容量。以下关于存储扩展的描述，哪一项是不正确的？（）A.选择存储设备时需要考虑容量、速度、接口类型和功耗等因素B.可以通过文件系统将外部存储器与内部存储器统一管理C.存储扩展不会对系统的启动时间和运行性能产生影响D.在使用外部存储器时，需要注意数据的读写权限和访问控制5、嵌入式系统的软件开发通常采用交叉编译的方式。假设要在一台x86架构的主机上为一个ARM架构的嵌入式设备编译代码，以下哪个步骤是交叉编译过程中必不可少的？（）A.安装目标平台的编译器B.直接使用主机的编译器C.忽略架构差异，进行通用编译D.不进行编译，直接下载现成的二进制文件6、当在嵌入式操作系统中实现多线程编程时，需要考虑线程间的同步和通信机制。假设多个线程需要共享一个有限的资源，为了避免竞争条件和数据不一致性，以下哪种同步方法最为合适？（）A.信号量B.互斥锁C.条件变量D.不进行同步，任由线程竞争7、在嵌入式操作系统中，设备驱动程序起着重要作用。假设一个嵌入式系统中需要连接一个新型的传感器，该传感器具有独特的通信协议和数据格式。为了使操作系统能够正确地与该传感器进行交互，以下哪种方式开发设备驱动程序更为高效和可靠？（）A.直接在操作系统内核中编写驱动程序，以获得最高的性能和访问权限B.使用用户空间的库函数来模拟驱动程序的功能C.基于现有的类似传感器的驱动程序进行修改和适配D.购买第三方提供的通用驱动程序，不进行任何定制开发8、在嵌入式系统的软件开发中，代码优化是提高系统性能的重要手段。假设一个嵌入式音频处理系统，需要实时处理大量的音频数据。以下关于代码优化的方法，哪一项是不正确的？（）A.减少函数调用的层次，提高代码执行效率B.使用复杂的数据结构来提高代码的可读性，而不考虑性能C.优化算法，减少不必要的计算和重复操作D.利用硬件特性，如特定的指令集和寄存器，进行优化9、在一个基于嵌入式操作系统的智能传感器网络中，节点之间需要进行低功耗、远距离的无线通信。以下哪种无线通信技术可能是最佳选择？（）A.ZigbeeB.Wi-FiC.BluetoothD.LoRa10、在一个嵌入式实时控制系统中，如机器人控制系统，需要对多个关节的运动进行精确同步控制。为了实现这一目标，以下哪种同步机制可能会被应用？（）A.硬件定时器B.软件定时器C.中断同步D.以上都是11、嵌入式操作系统在工业控制领域有广泛的应用。假设一个工业控制系统需要高精度的控制和实时响应。以下关于工业控制应用的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以采用PID控制算法实现对生产过程的精确控制B.实时操作系统能够保证控制任务的按时执行，提高系统的稳定性C.工业控制系统不需要考虑网络通信和远程监控功能D.系统的可靠性和容错性对于工业生产的连续性至关重要12、在嵌入式系统的存储保护方面，需要防止非法访问和数据破坏。假设一个多任务的嵌入式系统。以下关于存储保护机制的描述，正确的是：（）A.不设置存储保护，让任务自由访问系统内存B.利用内存管理单元（MMU）实现地址空间隔离和访问权限控制C.存储保护会增加系统开销，应尽量避免使用D.嵌入式系统不需要存储保护机制13、在嵌入式系统的电源管理中，动态电压频率调整（DVFS）技术可以根据系统负载调整处理器的电压和频率。假设一个嵌入式设备的负载变化频繁。以下关于DVFS的描述，哪一项是不正确的？（）A.DVFS可以有效降低系统的功耗，尤其是在轻负载情况下B.实现DVFS需要硬件支持和相应的软件算法C.频繁的电压和频率切换不会对系统性能产生负面影响D.可以根据系统的历史负载情况预测未来的负载，提前进行DVFS调整14、嵌入式操作系统的内核同步机制用于保证多任务环境下数据的一致性和正确性。假设多个任务同时访问共享资源。以下关于内核同步机制的描述，哪一项是错误的？（）A.信号量可以用于实现任务之间的互斥和同步B.互斥锁可以保证在同一时刻只有一个任务访问共享资源C.条件变量用于任务之间的等待和通知，通常与互斥锁配合使用D.内核同步机制会增加系统的开销，因此在实际应用中应该尽量避免使用15、在嵌入式系统的开发中，设备驱动程序的编写是重要的一环。假设需要为一个新的传感器编写驱动程序。以下关于设备驱动的描述，哪一项是不正确的？（）A.设备驱动程序负责将硬件的操作抽象为软件接口，供上层应用使用B.驱动程序需要处理硬件的中断和异常情况，保证系统的稳定性C.为了提高性能，设备驱动程序应该尽量减少与操作系统内核的交互D.不同类型的设备驱动程序结构和实现方式完全相同，可以复用代码16、嵌入式操作系统的安全机制对于保护系统和数据至关重要。假设一个金融支付终端的嵌入式系统，需要防止数据泄露和恶意攻击。以下关于安全机制的描述，哪一项是不正确的？（）A.采用加密技术对敏感数据进行加密存储和传输B.定期更新系统补丁，修复可能存在的安全漏洞C.可以完全依赖操作系统的默认安全设置，无需额外的安全措施D.对用户的身份进行认证和授权，限制非法访问17、在一个嵌入式音频处理系统中，如数字音频播放器，需要对音频信号进行高质量的处理和输出。为了实现低失真和高保真的音频效果，以下哪种音频处理技术可能会被使用？（）A.数字信号处理算法B.音频编码和解码C.音频均衡和滤波D.以上都是18、在嵌入式系统的开发中，代码优化是提高系统性能的重要手段。假设一个嵌入式应用程序运行速度较慢。以下关于代码优化的描述，哪一项是不准确的？（）A.可以通过算法改进和数据结构优化来提高程序的执行效率B.减少函数调用的开销和避免不必要的内存分配可以提升性能C.代码优化只需要关注程序的执行速度，无需考虑代码的可读性和可维护性D.针对特定的硬件架构进行优化，如利用指令集的特性，可以显著提高性能19、嵌入式操作系统的启动过程包括硬件初始化、引导加载程序和内核启动等阶段。假设一个嵌入式系统在启动时出现故障。以下关于启动过程的描述，哪一项是不正确的？（）A.硬件初始化包括设置处理器的工作模式、初始化内存控制器等B.引导加载程序负责将操作系统内核加载到内存中，并将控制权交给内核C.内核启动后会进行设备驱动的加载和系统配置的初始化D.一旦启动过程出现故障，只能重新设计硬件来解决问题，无法通过软件调试20、在嵌入式系统的可靠性设计中，错误检测和恢复机制是重要的组成部分。假设一个关键的嵌入式系统需要在出现故障时能够自动恢复。以下关于错误检测和恢复的描述，哪一项是错误的？（）A.可以通过硬件看门狗定时器来检测系统是否死机，并进行复位操作B.软件可以通过定期检查关键数据和状态来发现潜在的错误C.错误恢复机制应该能够将系统恢复到故障前的完全相同的状态，保证数据的一致性D.为了降低成本，在一些非关键的嵌入式系统中可以忽略错误检测和恢复机制二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）简述代码覆盖率分析工具的作用和使用方法。2、（本题5分）简述安装测试的要点和常见问题。3、（本题5分）解释如何确保嵌入式系统的安装过程顺利。4、（本题5分）简述嵌入式操作系统中的存储保护机制。5、（本题5分）简述如何在嵌入式系统中进行高效的视频流处理？三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，在嵌入式系统中使用浓度差传感器检测物质浓度差。2、（本题5分）用嵌入式操作系统编写一个USB设备驱动程序，实现与主机的通信。3、（本题5分）在嵌入式操作系统中，创建一个内存池，用于动态内存分配。4、（本题5分）在嵌入式操作系统中，实现一个红外通信程序，接收并解析红外信号。5、（本题5分）设计一个程序，在嵌入式系统中使用电导率波动传感器检测电导率波动。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）以一款智能扫地机器人的路径规划