湖南文理学院《嵌入式系统及应用》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《嵌入式系统及应用》2022-2023学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分一、单选题（本大题共20个小题，每小题2分，共40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、在嵌入式系统中，存储设备的选择需要综合考虑性能、成本和可靠性等因素。假设一个嵌入式设备需要频繁读写数据，对存储速度有较高要求，但成本预算有限。以下哪种存储设备最为适合？（）A.机械硬盘B.固态硬盘C.闪存D.光盘2、当一个嵌入式操作系统需要支持实时多媒体处理，例如在移动设备上进行高清视频播放和录制，对系统的处理能力和实时性有很高的要求。以下哪种硬件架构和技术的组合能够更好地满足这种需求？（）A.单核处理器搭配高速缓存B.多核处理器并采用并行处理技术C.专用的多媒体处理芯片D.降低系统时钟频率以减少功耗3、嵌入式操作系统中的看门狗（Watchdog）机制用于监测系统的运行状态。假设一个嵌入式系统在运行过程中出现死机。以下关于看门狗的描述，哪一项是不正确的？（）A.看门狗定时器在规定时间内未被刷新，系统会自动复位B.可以通过软件编程设置看门狗的超时时间和复位策略C.看门狗机制只能用于检测软件故障，对硬件故障无效D.合理使用看门狗可以提高系统的可靠性和稳定性4、在嵌入式操作系统的任务调度中，优先级调度是一种常见的策略。考虑一个包含多个实时任务和非实时任务的嵌入式系统，实时任务具有较高的优先级。如果一个非实时任务正在执行，此时一个高优先级的实时任务就绪，会发生什么情况？（）A.立即切换到实时任务执行B.等待非实时任务完成后再切换C.按照一定的时间片轮转切换D.由用户决定是否切换5、当开发一个基于嵌入式操作系统的实时控制系统时，对任务的调度要求非常严格。假设系统中有多个关键任务和非关键任务，关键任务需要在规定的时间内完成执行，以确保系统的正常运行。在这种情况下，以下哪种任务调度算法能够最好地满足实时性要求？（）A.先来先服务调度算法B.优先级调度算法C.时间片轮转调度算法D.最短作业优先调度算法6、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7、嵌入式操作系统的移植是将其应用于不同硬件平台的过程。假设需要将一个嵌入式操作系统移植到新的处理器架构上。以下关于移植的描述，哪一项是不正确的？（）A.需要修改操作系统与硬件相关的部分，如驱动程序和中断处理B.不同的处理器架构可能需要重新编译操作系统的内核C.移植过程中只需要关注硬件的差异，操作系统的功能和接口不需要改变D.充分的测试和验证是确保移植成功的关键步骤8、在嵌入式系统的软件开发中，代码的可移植性是一个重要的考虑因素。假设要将一个在一种嵌入式平台上开发的软件移植到另一个不同架构的平台上，为了减少移植的工作量，以下哪种方法最为有效？（）A.使用跨平台的编程语言和库B.针对新平台重新编写全部代码C.尽量使用平台相关的特性D.不考虑可移植性，只在原平台上运行9、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10、在嵌入式操作系统的开发中，代码优化是提高系统性能的重要环节。假设一个嵌入式系统的某个关键函数执行效率较低，需要进行优化。以下哪种优化方法在不影响功能的前提下能够最大程度地提高性能？（）A.减少函数的参数数量B.使用更高效的算法重新实现函数C.减少函数内部的条件判断D.增加函数的代码注释以提高可读性11、在嵌入式系统开发中，系统的可靠性和稳定性是重要的考量因素。假设一个航空航天领域的嵌入式控制系统，一旦出现故障可能会导致严重后果。为了提高系统的可靠性，以下哪种方法是最有效的？（）A.采用复杂的算法和功能，以应对各种可能的情况B.进行大量的功能测试，但不进行压力测试C.采用冗余设计，如硬件冗余和软件容错机制D.减少系统的功能，降低复杂性，从而提高可靠性12、在嵌入式系统中，实时时钟（RTC）的应用非常广泛。假设一个嵌入式设备需要根据精确的时间进行定时操作和事件触发。为了保证时间的准确性和稳定性，以下哪种实现方式最为合适？（）A.使用内置的RTC模块B.通过网络获取时间C.依靠软件模拟RTC功能D.不使用实时时钟，根据系统启动时间计算13、在一个嵌入式工业监测系统中，如化工厂的环境监测系统，需要对多种环境参数进行实时监测和预警。为了提高系统的可靠性和稳定性，以下哪种容错和故障诊断技术可能会被应用？（）A.传感器冗余B.自诊断算法C.故障预警机制D.以上都是14、嵌入式操作系统在智能家居领域的应用越来越广泛。假设一个智能家居控制器需要运行嵌入式操作系统。以下关于智能家居中操作系统的需求，正确的是：（）A.低功耗、实时响应和与多种传感器的良好兼容性是重要考虑因素B.可以使用通用的商业操作系统，无需针对智能家居进行优化C.对操作系统的网络通信能力要求不高，重点在于本地控制D.智能家居中的操作系统与其他嵌入式应用没有区别15、在嵌入式系统的传感器数据采集过程中，需要进行数据滤波和校准。假设一个嵌入式设备采集的传感器数据存在噪声和偏差。以下关于数据处理的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以采用均值滤波、中值滤波等方法去除数据中的噪声B.通过校准可以修正传感器的测量偏差，提高数据的准确性C.数据滤波和校准会增加系统的计算负担，应尽量避免使用D.可以根据传感器的特性和应用需求选择合适的数据处理方法16、嵌入式操作系统中的定时器是常用的功能模块。假设一个嵌入式系统需要实现精确的定时功能。以下关于定时器的描述，正确的是：（）A.可以通过软件定时器实现较精确的定时，但会占用较多的CPU资源B.硬件定时器具有更高的精度和可靠性，不受CPU负载影响C.可以通过调整定时器的时钟源和分频系数来设置定时时间D.以上描述都是关于嵌入式操作系统中定时器的正确特点17、在嵌入式系统的存储扩展中，SD卡是一种常见的存储设备。假设一个嵌入式设备需要使用SD卡来存储大量的数据，以下关于SD卡的描述，哪一项是不正确的？（）A.SD卡具有体积小、容量大、读写速度快等优点B.SD卡分为SDHC和SDXC等不同的规格，其性能和容量有所差异C.嵌入式操作系统需要提供相应的驱动程序来支持SD卡的读写操作D.SD卡的数据读写是通过串行接口进行的，速度较慢，不适合大数据量的传输18、假设在一个嵌入式工业控制器中，需要同时运行多个实时任务和非实时任务。为了确保实时任务不受非实时任务的干扰，以下哪种内核架构可能是最适合的？（）A.单内核架构B.微内核架构C.宏内核架构D.混合内核架构19、嵌入式操作系统的任务间通信机制除了消息队列，还有共享内存等方式。假设一个嵌入式系统需要在多个任务之间高效地共享大量数据。以下关于共享内存的描述，哪一项是不正确的？（）A.共享内存可以提供快速的数据交换，但需要同步机制来保证数据的一致性B.多个任务可以同时访问共享内存区域，提高了数据访问的效率C.共享内存的分配和释放由操作系统自动管理，任务无需关心D.共享内存的使用需要谨慎，避免出现内存泄漏和数据竞争等问题20、在嵌入式系统中，内存保护机制可以防止程序错误导致的系统崩溃。假设一个应用程序出现了内存访问越界的错误。以下关于内存保护机制的作用，正确的是：（）A.内存保护机制能够及时发现并阻止越界访问，避免影响其他程序的运行B.内存保护机制会自动修复越界访问造成的数据错误C.即使有内存保护机制，越界访问也可能导致系统立即死机D.内存保护机制只对操作系统内核有效，对应用程序不起作用二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释时钟源选择和时钟同步协议。2、（本题5分）解释中断嵌套的实现和注意事项。3、（本题5分）嵌入式操作系统中的系统调用机制是怎样的？三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）实现一个嵌入式程序，控制步进电机的正反转和转速。2、（本题5分）实现一个嵌入式程序，使用风速波动传感器检测风速波动。3、（本题5分）利用嵌入式操作系统实现一个RTC时钟的时钟漂移补偿程序。4、（本题5分）用嵌入式操作系统编写一个UART通信程序，支持多字节数据的发送和接收。5、（本题5分）设计一个