浙江万里学院《嵌入式系统综合设计》2021-2022学年第一学期期末试卷

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《嵌入式系统综合设计》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、嵌入式操作系统的中断处理机制对于系统的响应性能至关重要。假设一个安防监控嵌入式系统，需要及时响应外部传感器的中断信号。以下关于中断处理的描述，哪一项是正确的？（）A.中断处理程序应该尽可能短小精悍，以减少中断响应时间B.可以在中断处理程序中执行复杂的计算和数据处理C.中断优先级越高，响应时间越慢D.中断处理与系统的任务调度无关2、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3、对于一个基于嵌入式操作系统的实时控制系统，例如工业自动化中的机器人手臂控制，系统需要对外部输入的信号做出快速且准确的响应，响应时间要求在毫秒级别。同时，系统还需要保证任务执行的确定性和可预测性。以下哪种调度算法更能满足这种实时性和确定性的要求？（）A.先来先服务调度算法B.优先级调度算法，根据任务的紧急程度分配优先级C.最短作业优先调度算法D.时间片轮转调度算法4、在嵌入式系统中，实时操作系统的上下文切换时间对系统性能有影响。假设一个嵌入式系统需要频繁进行任务切换。以下关于减少上下文切换时间的方法，正确的是：（）A.优化任务的保存和恢复操作，减少数据的保存和恢复量B.增加任务的执行时间，减少任务切换的频率C.简化任务的上下文信息，只保存关键的状态数据D.以上方法都可以有效地减少实时操作系统的上下文切换时间5、嵌入式操作系统常常需要在低功耗的情况下保持系统的运行。假设一个基于电池供电的嵌入式设备，在系统空闲时需要降低功耗以延长电池寿命。以下哪种技术可以有效地实现这一目标？（）A.动态电压频率调整B.关闭部分不必要的硬件设备C.进入睡眠模式D.以上都是6、在嵌入式系统的安全机制方面，需要防止未经授权的访问和数据泄露。假设一个涉及敏感信息的嵌入式设备。以下关于安全机制的描述，正确的是：（）A.不采取任何安全措施，依赖设备的物理保护B.实施身份认证、加密和访问控制等安全策略C.安全机制会增加系统开销，影响性能，应尽量减少使用D.嵌入式系统不存在安全风险，无需关注7、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音频的编码和解码。以下关于音频DSP的描述，哪一项是错误的？（）A.DSP算法可以有效地对音频信号进行压缩和滤波等处理B.音频DSP的计算复杂度较高，需要合理优化以满足实时性要求C.可以使用专用的DSP芯片或在通用处理器上通过软件实现音频处理功能D.音频DSP只关注音频的质量，对系统的资源消耗无需考虑8、在一个嵌入式医疗成像设备中，如便携式超声设备，需要对图像进行实时处理和优化。以下哪种图像处理算法和技术可能会被应用？（）A.图像增强B.图像压缩C.图像分割D.以上都是9、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10、嵌入式操作系统的内核通常需要进行定制和配置。假设一个嵌入式系统对安全性要求较高，需要增强内核的安全特性。以下哪些内核配置选项可能有助于提高安全性？（）A.启用内存保护机制，防止非法访问内存B.关闭不必要的系统服务和端口，减少攻击面C.加强用户认证和授权机制，限制对系统资源的访问D.以上选项都可以增强嵌入式操作系统内核的安全性11、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12、嵌入式操作系统的可靠性设计对于关键应用至关重要。假设一个用于医疗设备的嵌入式系统。以下关于可靠性保障的描述，正确的是：（）A.不进行任何额外的可靠性设计，依靠操作系统的默认机制B.采用冗余设计、错误检测和恢复机制，确保系统在故障情况下仍能正常运行C.只关注功能实现，忽略可靠性方面的考虑D.可靠性设计会增加系统成本和复杂性，应尽量避免13、嵌入式操作系统的网络支持对于实现设备的联网功能至关重要。假设一个嵌入式设备需要接入无线网络。以下关于嵌入式网络支持的描述，哪一项是不准确的？（）A.可以使用轻量级的网络协议栈，如lwIP，来减少资源占用B.无线网络驱动程序需要适配不同的无线芯片和通信标准C.嵌入式操作系统需要提供网络配置和管理的接口，方便用户设置网络参数D.所有的嵌入式操作系统都具备完善的网络功能，无需额外的开发和配置14、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15、在嵌入式系统中，设备驱动程序起着关键的作用。假设一个嵌入式汽车控制系统需要与多种传感器和执行器进行通信。对于设备驱动程序的开发，以下哪项是最为关键的？（）A.追求高性能，尽可能减少设备操作的响应时间B.简化代码，降低驱动程序的复杂性C.确保驱动程序的可移植性，能够在不同的硬件平台上运行D.优先考虑节省系统资源，降低驱动程序的内存占用16、嵌入式操作系统通常需要在资源受限的环境中运行。假设一个智能家居控制器的嵌入式系统，其内存和处理能力有限。在这种情况下，对于系统的内存管理，以下哪种策略是最为重要的？（）A.使用动态内存分配，以灵活满足不同任务的需求B.采用静态内存分配，避免内存碎片和分配开销C.依赖虚拟内存机制，扩展系统的可用内存D.不进行内存管理，让应用程序自行处理内存17、在嵌入式系统开发中，对于资源受限的设备，代码尺寸的优化至关重要。假设一个嵌入式应用程序的代码尺寸过大。以下关于代码优化的方法，正确的是：（）A.使用更高效的算法和数据结构，减少代码量B.去除未使用的函数和变量，精简代码C.选择合适的编译器优化选项，对代码进行优化D.以上方法都可以有效地减小嵌入式应用程序的代码尺寸18、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快速响应外部中断。以下关于中断处理的描述，哪一项是不正确的？（）A.中断处理程序应该尽量短小精悍，以减少中断响应时间B.可以采用中断嵌套，允许高优先级中断打断低优先级中断的处理C.中断处理过程中不应该进行耗时的操作，如大量的数据计算和文件操作D.中断处理的优先级是固定的，不能根据系统的运行状态进行动态调整19、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20、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二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释如何在嵌入式系统中进行热仿真和优化。2、（本题5分）什么是实时嵌入式操作系统？列举其应用场景。3、（本题5分）嵌入式操作系统中的安全机制有哪些？4、（本题5分）简述内存屏障的作用和使用场景。5、（本题5分）简述容错测试的目的和步骤。三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在嵌入式操作系统中，创建一个中断嵌套处理机制。2、（本题5分）实现一个嵌入式程序，使用光泽度异常检测传感器检测物体的光泽度异常。3、（本题5分）利用嵌入式操作系统实现一个PWM输出程序，控制LED的亮度。4、（本题5分）用嵌入式操作系统编写一个扭矩传感器的驱动程序。5、（本题5分）在嵌入式操作系统中，实现一个LoRaWAN终端设备程序，发送数据到服务器。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