昆明理工大学《嵌入式系统A》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《嵌入式系统A》2021-2022学年第一学期期末试卷院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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、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2、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。假设一个嵌入式应用程序的运行效率较低，需要进行优化。以下关于代码优化的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以通过算法改进、数据结构优化等方式提高代码的执行效率B.优化代码时只需要考虑时间复杂度，不需要考虑空间复杂度C.对于关键代码段，可以使用汇编语言编写以提高执行速度D.代码优化需要在不影响功能正确性的前提下进行3、在一个基于嵌入式操作系统的汽车电子系统中，需要处理来自多个传感器的实时数据，并进行快速的数据分析和决策。例如，在自动驾驶场景中，需要对摄像头、雷达和激光雷达的数据进行融合和处理。为了实现高效的数据处理和传输，以下哪种通信机制可能是最优选择？（）A.串行通信B.并行通信C.蓝牙通信D.以太网通信4、嵌入式操作系统的调试工具对于开发和排错非常重要。假设一个智能门锁的嵌入式系统出现了故障，需要进行调试。以下关于调试工具的选择和使用，哪一项是不正确的？（）A.可以使用在线调试器，实时查看系统的运行状态和变量值B.打印输出调试信息是一种简单但有效的调试方法C.不需要对调试代码进行优化，以免影响系统性能D.调试工具的使用应该尽量减少对系统正常运行的影响5、在嵌入式系统的开发过程中，调试工具和技术的选择对开发效率有重要影响。假设要对一个运行在特定硬件平台上的嵌入式软件进行调试，需要能够实时查看变量值、跟踪程序执行流程和分析系统性能。以下哪种调试工具和方法的组合最为有效？（）A.使用硬件调试器，如JTAGB.借助软件模拟器进行调试C.通过打印输出进行调试D.不进行调试，直接发布产品6、在嵌入式系统的音频处理中，数字信号处理（DSP）技术常常被应用。假设一个嵌入式设备需要实现语音识别功能，以下关于数字信号处理的描述，哪一项是不正确的？（）A.数字信号处理可以对音频信号进行滤波、变换等操作B.数字信号处理算法的复杂度较高，需要高效的实现方式C.嵌入式系统中的数字信号处理通常使用专用的DSP芯片来提高处理速度D.数字信号处理在音频处理中的应用仅限于语音识别，不能用于其他音频功能7、嵌入式系统通常需要与各种外部设备进行通信。假设有一个嵌入式设备，需要实时采集温度传感器的数据，并将其传输到主机进行处理。在这种情况下，以下哪种通信方式可能是最优选择？（）A.串行通信B.并行通信C.USB通信D.蓝牙通信8、在嵌入式系统的安全方面，加密和认证技术是常用的手段。假设一个嵌入式设备需要保护敏感数据的传输和存储。以下关于安全技术的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用对称加密算法如AES对数据进行加密，保证数据的保密性B.非对称加密算法如RSA常用于数字签名和密钥交换C.加密和认证技术会增加系统的开销，但可以通过优化算法来降低影响D.只要使用了加密和认证技术，嵌入式系统就绝对安全，不会受到任何攻击9、在嵌入式操作系统中，实时性是一个关键特性。假设一个嵌入式系统用于控制工业生产线上的机器人，要求对外部事件的响应在严格的时间限制内。以下关于实时操作系统的分类，哪一项是不正确的？（）A.硬实时操作系统对任务的响应时间有极其严格的要求，错过时限会导致严重后果B.软实时操作系统允许任务在一定程度上错过时限，但仍能保证系统的整体性能C.准实时操作系统的实时性要求介于硬实时和软实时之间，适用于大多数一般性应用D.所有的嵌入式操作系统都可以严格地分为硬实时、软实时和准实时这三类，不存在其他情况10、嵌入式操作系统的实时性能评估需要综合考虑多个指标。假设一个嵌入式系统用于实时控制应用。以下关于实时性能评估指标的描述，哪一项是不正确的？（）A.任务响应时间是指从任务请求到任务开始执行的时间间隔B.任务切换时间是指从一个任务切换到另一个任务所需的时间C.系统吞吐量是指单位时间内系统完成的任务数量，是评估实时性能的唯一重要指标D.资源利用率包括CPU利用率、内存利用率等，也能反映系统的实时性能11、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12、在嵌入式系统的远程管理和监控方面，网络通信起着关键作用。假设一个分布式的嵌入式设备网络需要进行远程管理。以下关于远程管理实现的描述，正确的是：（）A.建立专用的通信协议，实现高效的远程控制和数据采集B.直接使用通用的网络协议，不进行任何定制C.远程管理会增加系统风险，应尽量避免D.嵌入式系统不支持远程管理功能13、当开发一个基于嵌入式操作系统的智能电表时，需要实现高精度的电量计量和数据存储。对于电量计量芯片的选择和接口设计，以下哪种方案可能是最合适的？（）A.专用计量芯片B.通用ADC芯片C.集成在微控制器中的ADCD.以上都有可能14、在嵌入式系统的电源管理中，动态电源管理（DPM）技术可以有效地降低系统功耗。假设一个嵌入式设备在不同的工作模式下有不同的功耗需求，以下关于动态电源管理的描述，哪一项是不正确的？（）A.根据系统的负载情况动态调整处理器的工作频率和电压B.关闭暂时不使用的硬件设备，以降低功耗C.动态电源管理可以完全消除系统的功耗，实现零功耗运行D.需要在功耗降低和系统性能之间进行平衡15、嵌入式操作系统需要处理各种异常情况。假设一个工业自动化控制系统的嵌入式设备在运行过程中遇到硬件故障。以下关于异常处理的策略，哪一项是不正确的？（）A.系统应该能够检测到硬件故障，并采取相应的恢复措施B.可以忽略一些不严重的硬件故障，继续运行系统C.异常处理程序应该简洁高效，避免影响系统的正常运行D.一旦发生异常，系统应该立即停止运行，以避免造成更大的损失16、嵌入式操作系统的安全机制对于保护系统和用户数据至关重要。假设一个嵌入式设备存储了敏感信息，需要防止未经授权的访问和数据泄露。以下哪种安全措施最为有效？（）A.加密存储数据B.设置访问密码C.安装防火墙D.以上措施综合使用17、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动态调整电压和频率。假设一个嵌入式设备的工作负载变化较大。以下关于DVFS的描述，哪一项是不准确的？（）A.DVFS可以在系统负载低时降低电压和频率，以节省功耗B.调整电压和频率的过程需要一定的时间，可能会影响系统的实时性能C.DVFS技术需要硬件支持，同时操作系统需要相应的驱动和管理策略D.为了最大限度地节省功耗，应该始终将电压和频率调整到最低值18、嵌入式操作系统的内存管理对于系统性能和资源利用至关重要。假设一个嵌入式设备内存资源有限，但需要运行多个任务。以下关于内存管理策略的描述，正确的是：（）A.采用动态内存分配，让任务根据需要随时申请和释放内存，以提高灵活性B.使用静态内存分配，预先为每个任务分配固定的内存空间，避免内存碎片和分配开销C.不进行内存管理，让任务自行竞争内存资源D.只依赖硬件的内存管理机制，操作系统不参与内存分配19、嵌入式操作系统中的任务调度算法决定了任务执行的顺序和时机。假设一个嵌入式系统中有多个任务，它们具有不同的优先级和截止时间。以下关于任务调度算法的描述，哪一项是不正确的？（）A.优先级调度算法根据任务的优先级来决定执行顺序，高优先级任务优先执行B.最早截止时间优先调度算法选择截止时间最早的任务执行，以满足任务的实时性要求C.轮转调度算法将CPU时间平均分配给各个任务，适用于任务执行时间相近的情况D.一旦任务的调度算法确定，就不能根据系统的运行情况进行动态调整，以保证稳定性20、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，从而提高可靠性二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）什么是嵌入式系统的可维护性测试？2、（本题5分）嵌入式操作系统中任务调度的方式有哪些？3、（本题5分）简述内存屏障的作用和使用场景。4、（本题5分）什么是嵌入式系统的安全启动（SecureBoot）？5、（本题5分）解释常见图像压缩算法的优化和硬件支持。三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个基于嵌入式操作系统的线程同步程序，使用信号量或互斥锁。2、（本题5分）设计一个程序，在嵌入式系统中使用流量异常检测传感器测量液体流量异常。3、（本题5分）编写代码，实现嵌入式系统的心率传感器驱动程序。4、（本题5分）创建一个任务，通过嵌入式操作系统控制一个二甲苯传感器检测二甲苯浓度。5、（本题5分）实现一个嵌入式程序，使用应力传感器测量应力值。四、分析题（本大题共3个小题，共30分