长沙理工大学城南学院《嵌入式系统》2021-2022学年第一学期期末试卷

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2021-2022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、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2、嵌入式操作系统中的文件系统通常需要支持掉电保护。假设一个嵌入式设备在写入文件时突然掉电。以下关于掉电保护的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以采用日志文件系统来记录文件操作的过程，以便在掉电后恢复B.掉电保护机制需要硬件提供电源备份或者电容储能C.文件系统的缓存管理对于掉电保护至关重要，应及时将缓存数据写入存储介质D.一旦发生掉电，文件系统中的数据必然会丢失，无法恢复3、嵌入式操作系统中的中断处理机制对于系统的及时响应和稳定性起着关键作用。假设一个嵌入式系统正在执行一个关键任务，此时发生了一个高优先级的中断。以下关于中断处理的描述，正确的是：（）A.系统立即暂停当前任务，转去处理中断，中断处理完成后返回原任务继续执行B.系统先完成当前任务，再处理中断，以保证任务的连续性C.系统根据中断的优先级决定是否暂停当前任务，如果优先级低则忽略中断D.系统拒绝所有中断，直到当前任务完成，以防止任务被中断干扰4、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5、在嵌入式操作系统中，文件系统的选择需要考虑设备的存储特性和应用需求。假设一个嵌入式设备使用闪存作为存储介质，需要一个可靠且高效的文件系统。以下哪种文件系统可能是合适的选择？（）A.FAT文件系统，广泛兼容但不适合闪存的频繁写入B.NTFS文件系统，功能强大但对资源要求较高C.EXT文件系统，常用于Linux系统但对嵌入式设备不太优化D.JFFS2文件系统，专门为闪存设计，具有较好的磨损均衡和掉电保护6、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7、在嵌入式系统中，中断处理是响应外部事件的重要机制。假设一个嵌入式设备需要实时处理多个不同优先级的中断源，为了确保高优先级中断能够及时得到响应，同时不影响系统的稳定性，以下哪种中断处理策略最为合理？（）A.中断嵌套，高优先级中断可打断低优先级中断B.禁止所有中断，逐个处理C.按照中断到达的顺序处理D.只处理高优先级中断，忽略低优先级中断8、在嵌入式操作系统中，内存管理是一个关键部分。假设一个嵌入式设备需要同时运行多个任务，且这些任务对内存的需求各不相同。有的任务需要较大的连续内存空间来处理大量数据，有的任务则只需要较小的内存块进行频繁的读写操作。在这种情况下，以下哪种内存管理策略更适合？（）A.固定分区分配，将内存预先划分为固定大小的分区B.动态分区分配，根据任务需求实时分配内存C.分页式内存管理，将内存划分为固定大小的页D.分段式内存管理，根据程序的逻辑分段分配内存9、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10、嵌入式系统的引导加载程序（Bootloader）的主要功能不包括（）A.初始化硬件B.加载内核C.运行应用程序D.提供交互界面11、嵌入式操作系统常常需要与外部网络进行通信。假设一个嵌入式设备需要通过无线网络传输大量数据。以下关于网络通信的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以采用TCP/IP协议栈实现可靠的数据传输，但协议栈的实现会占用一定的系统资源B.无线网络的信号强度和稳定性会影响数据传输的质量，需要进行相应的错误处理和重传机制C.为了降低功耗，在不需要通信时应关闭网络接口，而不是保持连接状态D.网络通信的安全性只需要在应用层进行考虑，底层协议不需要关注12、当设计一个基于嵌入式操作系统的便携式医疗设备时，需要考虑到设备的尺寸、重量和电池寿命。对于操作系统的选择，以下哪种嵌入式操作系统可能具有更好的适应性？（）A.FreeRTOSB.LinuxC.WindowsEmbeddedD.VxWorks13、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14、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15、对于一个运行嵌入式操作系统的智能交通系统设备，例如车载导航仪，需要快速处理大量的地理信息和实时交通数据。以下哪种数据结构和算法更适合提高数据处理的效率？（）A.二叉搜索树，用于快速查找数据B.哈希表，实现快速的插入和查找C.链表，方便数据的动态添加和删除D.数组，简单直观但查找效率较低16、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18、在嵌入式系统的网络应用中，IPv6协议逐渐得到广泛应用。假设一个嵌入式设备需要接入IPv6网络。以下关于IPv6的描述，哪一项是不正确的？（）A.IPv6提供了更大的地址空间，解决了IPv4地址不足的问题B.IPv6的包头结构更简单，提高了数据包的处理效率C.嵌入式系统从IPv4迁移到IPv6非常简单，不需要对软件和硬件进行任何修改D.IPv6支持更多的安全特性和服务质量（QoS）机制19、在嵌入式系统的可靠性测试中，压力测试是一种常用的方法。假设一个嵌入式设备需要在高负载和恶劣环境下长时间稳定运行，以下关于压力测试的描述，哪一项是不正确的？（）A.压力测试可以模拟系统在极端情况下的工作状态，检测潜在的故障B.压力测试需要对系统的硬件、软件和环境进行综合考虑C.压力测试只需要关注系统的性能指标，不需要考虑功能的正确性D.压力测试的结果可以为系统的优化和改进提供依据20、嵌入式操作系统的内核裁剪是为了满足特定应用的需求和资源限制。假设一个简单的嵌入式传感器设备，只需要基本的任务调度和通信功能。在进行内核裁剪时，以下哪些部分可能会被去除？（）A.复杂的内存管理模块，因为设备内存需求简单B.完整的网络协议栈，因为设备不需要联网C.高级的设备驱动支持，因为传感器设备驱动相对简单D.以上选项都有可能被裁剪以减小内核体积二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）什么是嵌入式系统的启动加载程序（Bootloader）？2、（本题5分）解释如何在嵌入式系统中保障数据的安全性。3、（本题5分）嵌入式操作系统中的无线通信模块（如Wi-Fi）的驱动开发要点有哪些？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，使用pH值变化率传感器检测溶液的pH值变化率。2、（本题5分）用嵌入式操作系统编写一个振动传感器的驱动程序。3、（本题5分）在嵌入式操作系统中，创建一个内存