衢州学院《嵌入式系统设计》2022-2023学年第一学期期末试卷

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《嵌入式系统设计》2022-2023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、在嵌入式系统开发中，调试信息的输出对于问题排查非常重要。假设一个嵌入式系统在运行时出现故障，但没有明显的错误提示。以下关于调试信息输出的方式，有效的是：（）A.将关键变量和状态信息通过串口输出到上位机进行分析B.将调试信息存储在内部闪存中，事后读取分析C.在系统的显示屏上直接显示详细的调试信息D.不输出调试信息，通过猜测和经验来定位问题2、当一个嵌入式操作系统需要在恶劣的环境条件下工作，如高温、高湿度和强电磁干扰，以下哪种硬件选型和防护措施能够保证系统的稳定运行？（）A.选择工业级芯片，并采用屏蔽和滤波技术B.使用消费级芯片，依靠软件进行错误检测和恢复C.不考虑环境因素，选择普通的硬件组件D.降低系统的工作频率以适应恶劣环境3、在嵌入式系统的图形界面开发中，需要考虑资源受限和用户体验。假设一个小型嵌入式设备需要显示简单的图形界面。以下关于图形界面选择的描述，正确的是：（）A.使用复杂的图形库，提供丰富的图形效果B.选择轻量级的图形库，如MiniGUI，满足基本需求并节省资源C.不使用图形界面，通过命令行与用户交互D.图形界面的选择对系统性能没有影响4、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5、在嵌入式系统的可靠性设计中，容错技术是一个重要的方面。假设一个嵌入式系统在运行过程中可能会受到外界干扰导致数据错误，以下哪种容错技术可以有效地检测和纠正这些错误？（）A.奇偶校验B.循环冗余校验C.纠错编码D.以上都是6、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的内存有限，需要高效地管理内存。在这种情况下，以下哪种内存管理技术可能最为适用？（）A.分页式内存管理，将内存划分为固定大小的页面进行分配B.分段式内存管理，根据程序的逻辑分段分配内存C.动态内存分配，在运行时根据需求分配和释放内存D.静态内存分配，在编译时确定所有内存的使用，避免运行时的分配开销7、嵌入式操作系统中的任务通信机制有多种方式。假设一个嵌入式系统中有多个任务需要协同工作，共享数据。以下哪种任务通信方式可能最为高效？（）A.消息队列，任务通过发送和接收消息进行通信B.共享内存，多个任务直接访问同一块内存区域进行数据交换C.信号量，用于任务之间的同步和互斥D.管道，实现任务之间的单向数据传输8、在嵌入式系统中，以下哪种电源管理技术可以根据负载动态调整电压？（）A.动态电源管理B.智能电源管理C.以上都是D.以上都不是9、在嵌入式系统中，实时时钟（RTC）对于时间相关的操作非常重要。假设一个嵌入式设备需要精确的时间记录和定时功能。以下关于实时时钟的描述，哪一项是不正确的？（）A.实时时钟可以在系统断电时依靠备用电池保持时间的准确性B.可以通过编程设置实时时钟的闹钟功能，实现定时唤醒系统C.实时时钟的精度只取决于时钟芯片的质量，与软件配置无关D.操作系统需要提供接口来读取和设置实时时钟的时间10、当开发一个基于嵌入式操作系统的汽车电子控制系统时，例如发动机管理系统，系统需要在恶劣的环境下稳定运行，并且能够快速响应各种故障和异常情况。在这种高可靠性要求的场景下，以下哪种软件开发方法更合适？（）A.敏捷开发方法，快速迭代和适应变化B.瀑布开发模型，严格按照阶段顺序进行开发C.基于模型的开发方法，通过建模和仿真进行验证D.极限编程方法，强调团队合作和沟通11、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12、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13、嵌入式操作系统的中断处理机制直接影响系统的响应性能。假设一个嵌入式系统需要实时响应外部中断事件。以下关于中断处理的描述，正确的是：（）A.中断处理程序应尽量短小精悍，快速完成关键处理，将复杂操作放入后台任务B.中断处理程序可以执行长时间的复杂计算，以一次性完成所有相关处理C.忽略中断优先级，按照接收顺序依次处理中断D.中断处理完全由硬件负责，操作系统不参与14、当设计一个基于嵌入式操作系统的低功耗系统时，例如用于物联网的远程传感器节点，其电源供应有限，需要长时间依靠电池工作。在这种情况下，除了硬件层面的节能设计，操作系统层面也需要采取相应的策略。以下哪种操作系统层面的节能策略最为有效？（）A.降低处理器的工作频率B.动态关闭暂时不用的设备C.减少系统的任务切换次数D.采用简单的任务调度算法，降低调度开销15、在嵌入式系统开发中，内存管理是一个重要的环节。假设一个嵌入式设备需要同时运行多个应用程序，且内存资源有限。以下关于内存管理策略的描述，哪一项是错误的？（）A.固定分区内存管理将内存划分为固定大小的分区，每个应用程序分配一个分区，易于实现但会产生内部碎片B.动态分区内存管理根据应用程序的需求动态分配内存，提高了内存利用率，但可能产生外部碎片C.分页式内存管理将内存划分为固定大小的页，通过页表进行映射，便于内存共享和保护D.无论采用哪种内存管理策略，都能完全避免内存碎片的产生，保证内存的高效利用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、在嵌入式操作系统中，代码的优化对于提高系统性能至关重要。假设一个关键函数需要在有限的时间内完成大量计算，为了提高其执行效率，以下哪种优化方法最为有效？（）A.算法改进B.代码向量化C.减少函数调用D.以上方法综合运用18、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19、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20、嵌入式操作系统的内核裁剪是为了适应特定的应用需求。假设一个简单的温度监测嵌入式系统，不需要复杂的功能。以下关于内核裁剪的描述，哪一项是不正确的？（）A.只保留与温度监测相关的功能模块，去除不必要的组件B.内核裁剪可能会影响系统的稳定性和可扩展性C.可以随意裁剪内核，不会对系统性能产生负面影响D.裁剪后的内核需要进行充分的测试，确保其正常运行二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）简述在嵌入式系统中如何进行电源效率的动态监测和调整。2、（本题5分）解释在嵌入式系统中如何优化系统响应时间。3、（本题5分）什么是嵌入式系统的电源管理单元（PMU）？4、（本题5分）简述无线通信测试的参数和测试工具。5、（本题5分）解释如何评估嵌入式系统的容错能力。三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）创建一个任务，通过嵌入式操作系统控制一个土壤湿度传感器检测土壤湿度。2、（本题5分）实现一个嵌入式程序，使用水质异常检测传感器检测水质参数异常。3、（本题5分）实现一个嵌入式程序，使用触摸屏进行输入操作。4、（本题5分）用嵌入式操作系统编写一个位移传感器的驱动程序。5、（本题5分）设计一个基于嵌入式操作系统的任务调度策略比较程序。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10