廊坊卫生职业学院《嵌入式系统设计课程设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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2023-2024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2、假设在一个嵌入式医疗设备中，操作系统需要支持长时间稳定运行，并且对功耗有严格的限制。在这种情况下，对于设备中的各种外部设备，如传感器、显示屏和通信模块，以下哪种电源管理策略能够在保证设备正常工作的同时最大程度地降低功耗？（）A.动态电压频率调整B.定时关闭未使用设备C.深度睡眠模式D.以上都是3、在嵌入式操作系统中，设备驱动程序起着重要的作用。假设要为一个新型的传感器开发设备驱动程序，该传感器具有独特的接口和通信协议。为了确保驱动程序的高效性、稳定性和可移植性，以下哪种开发方法和技术是最为关键的？（）A.直接在操作系统内核中编写驱动代码B.使用操作系统提供的驱动框架和接口C.参考类似传感器的驱动程序进行修改D.自行设计全新的驱动架构4、嵌入式操作系统中的任务间通信机制有多种，如信号量、消息队列和共享内存。假设一个嵌入式系统中有多个任务需要协同工作。以下关于任务间通信的描述，哪一项是不正确的？（）A.信号量用于实现任务之间的同步和互斥B.消息队列可以传递较大的数据量，但通信效率相对较低C.共享内存可以提供快速的数据交换，但需要注意数据的一致性D.任务间通信机制的选择只取决于任务的数量，与数据量和通信频率无关5、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6、在嵌入式系统的图形显示中，Framebuffer是一种常用的机制。假设一个嵌入式设备需要在屏幕上显示图像和文字，以下关于Framebuffer的描述，哪一项是不正确的？（）A.Framebuffer是一块内存区域，用于存储屏幕的图像数据B.应用程序可以直接对Framebuffer进行读写操作，实现图形显示C.Framebuffer的大小和颜色深度由硬件决定，不可更改D.通过对Framebuffer的操作，可以实现各种图形效果和动画7、嵌入式操作系统的文件系统缓存可以提高文件访问性能。假设一个嵌入式设备频繁读写文件。以下关于文件系统缓存的描述，哪一项是错误的？（）A.文件系统缓存可以减少对存储设备的直接读写操作，提高数据传输速度B.缓存的大小可以根据系统的内存资源和文件访问模式进行调整C.当系统内存不足时，文件系统缓存中的数据会被自动清除，以释放内存D.文件系统缓存中的数据永远不会丢失，即使系统突然断电8、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9、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10、嵌入式操作系统在工业控制领域有着广泛应用。假设一个工业控制系统需要高稳定性和确定性的操作。以下关于工业控制中操作系统的特点，正确的是：（）A.具备硬实时性、高可靠性和可预测的性能B.可以容忍一定程度的延迟和不确定性C.对操作系统的稳定性和性能要求不高，功能实现为主D.工业控制中的操作系统与一般嵌入式系统相同11、在嵌入式系统的图形界面开发中，资源的有效利用很关键。假设一个车载导航系统的嵌入式设备，其屏幕分辨率有限。以下关于图形界面设计的考虑，哪一项是不正确的？（）A.使用简洁的图形元素和图标，减少资源占用B.优化图形的绘制算法，提高界面的刷新速度C.可以使用高分辨率的图片，系统会自动进行缩放适配D.考虑用户的操作习惯，设计直观易用的界面布局12、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13、嵌入式系统的软件开发通常采用交叉编译的方式。假设要在一台x86架构的主机上为一个ARM架构的嵌入式设备编译代码，以下哪个步骤是交叉编译过程中必不可少的？（）A.安装目标平台的编译器B.直接使用主机的编译器C.忽略架构差异，进行通用编译D.不进行编译，直接下载现成的二进制文件14、当一个嵌入式操作系统需要支持远程更新和升级功能，例如智能电表的软件更新，以下哪种技术和策略能够确保更新过程的安全性和可靠性？（）A.使用加密的更新包，并进行完整性验证B.直接通过网络传输未加密的更新文件C.不支持远程更新，采用人工现场更新的方式D.随机选择更新的时机和版本，不进行版本控制15、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16、当开发一个基于嵌入式操作系统的智能手表应用时，需要考虑到系统的存储容量有限和性能要求。对于应用程序的代码和数据存储，以下哪种存储介质可能是最合适的？（）A.NORFlashB.NANDFlashC.eMMCD.SD卡17、在嵌入式系统的启动过程中，引导程序（Bootloader）起着重要作用。假设一个嵌入式设备需要从不同的存储介质启动。以下关于Bootloader功能的描述，正确的是：（）A.Bootloader只负责加载操作系统内核，不进行任何硬件初始化B.完成硬件初始化、选择启动设备、加载并启动操作系统等一系列任务C.Bootloader的功能是固定的，不能根据需求进行定制D.Bootloader对系统的启动性能没有影响18、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19、嵌入式操作系统在与网络连接时，需要考虑网络的稳定性和可靠性。假设一个远程监控设备的嵌入式系统，通过无线网络进行数据传输。以下关于网络连接的描述，哪一项是不正确的？（）A.选择稳定的无线网络协议，如Wi-Fi或蓝牙B.可以不考虑网络信号的强度和干扰，只要能连接就行C.对网络数据进行校验和纠错，确保数据的准确性D.建立网络连接的重试机制，以应对暂时的网络故障20、在嵌入式系统的实时性要求较高的情况下，中断处理是一个关键环节。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，哪一项是不准确的？（）A.系统会立即暂停当前任务，转去处理中断B.中断处理程序应该尽可能短小精悍，以减少中断响应时间C.中断处理完成后，系统会回到被中断的任务继续执行D.中断处理程序可以进行复杂的计算和数据处理，以充分利用中断时间二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）简述如何根据实时性能监测结果进行系统调优。2、（本题5分）什么是内核对象？举例说明。3、（本题5分）什么是嵌入式系统的电磁兼容性（EMC）设计？4、（本题5分）嵌入式操作系统的内核结构有哪些类型？5、（本题5分）简述如何在嵌入式系统中实现可信执行环境（TEE）。三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（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。2、（本题5分）创建一个任务，通过嵌入式操作系统控制一个烟雾传感器检测烟雾浓度。3、（本题5分）编写代码，实现嵌入式系统的心率趋势预测程序。4、（本题5分）在嵌入式操作系统中，实现一个LoRa网络覆盖范围评估程序。5、（本题5分）实现一个嵌入式程序，使用光泽度传感器检测物体的光泽度。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）分析嵌入