武汉船舶职业技术学院《嵌入式系统原理与应用技术》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《嵌入式系统原理与应用技术》2023-2024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25个小题，每小题1分，共25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、在嵌入式操作系统的开发中，代码优化是提高系统性能的重要环节。假设一个嵌入式系统的某个关键函数执行效率较低，需要进行优化。以下哪种优化方法在不影响功能的前提下能够最大程度地提高性能？（）A.减少函数的参数数量B.使用更高效的算法重新实现函数C.减少函数内部的条件判断D.增加函数的代码注释以提高可读性2、嵌入式操作系统的内核通常支持抢占式调度。假设一个低优先级任务正在执行，此时一个高优先级任务就绪。以下关于抢占式调度的描述，正确的是：（）A.操作系统会立即暂停低优先级任务，切换到高优先级任务执行B.低优先级任务会继续执行完当前的时间片，然后再切换到高优先级任务C.操作系统会根据任务的重要性决定是否抢占，而不是仅仅基于优先级D.抢占式调度会导致系统不稳定，因此应尽量避免使用3、嵌入式操作系统中的定时器是常用的功能模块。假设一个嵌入式系统需要实现精确的定时功能。以下关于定时器的描述，正确的是：（）A.可以通过软件定时器实现较精确的定时，但会占用较多的CPU资源B.硬件定时器具有更高的精度和可靠性，不受CPU负载影响C.可以通过调整定时器的时钟源和分频系数来设置定时时间D.以上描述都是关于嵌入式操作系统中定时器的正确特点4、在嵌入式操作系统中，实时性是一个关键的特性。假设一个医疗设备的嵌入式系统需要在严格的时间限制内处理传感器数据并做出响应，以确保患者的安全。以下关于实时性的描述，哪一项是正确的？（）A.硬实时系统允许偶尔的任务超时，只要不频繁发生B.软实时系统对任务的响应时间有严格的要求，必须在规定时间内完成C.硬实时系统必须保证所有任务都能在规定的截止时间之前完成D.实时性只与操作系统的调度算法有关，与硬件性能无关5、在一个基于嵌入式操作系统的智能家居系统中，需要同时控制多个家电设备，并保证各个设备之间的协调工作。以下哪种技术可以有效地实现设备之间的通信和协同？（）A.消息队列B.共享内存C.信号量D.以上都可以6、在嵌入式操作系统中，内存管理是一个关键部分。假设一个嵌入式系统的内存有限，需要运行多个任务，并且这些任务对内存的需求各不相同。以下哪种内存管理技术在这种情况下可能不太适用？（）A.固定分区分配B.动态分区分配C.分页式存储管理D.分段式存储管理7、在嵌入式系统的软件开发中，交叉编译是一个重要的环节。假设需要为一个特定的嵌入式处理器开发应用程序，以下关于交叉编译的描述，哪一项是不正确的？（）A.交叉编译是在一种体系结构的计算机上编译生成另一种体系结构的可执行代码B.交叉编译需要特定的交叉编译工具链，包括编译器、链接器等C.交叉编译生成的代码可以直接在开发主机上运行和调试D.交叉编译的过程需要考虑目标嵌入式系统的硬件特性和资源限制8、在嵌入式系统中，文件系统的选择需要考虑多种因素。假设一个嵌入式设备需要存储大量的小文件。以下关于文件系统的描述，哪一项是不正确的？（）A.FAT文件系统简单易用，但不支持大容量存储和高级的文件属性B.ext4文件系统具有较好的性能和可靠性，但对于资源受限的嵌入式系统可能过于复杂C.JFFS2文件系统专门为闪存设计，适合存储频繁更新的小文件D.文件系统的选择只取决于存储介质的类型，与系统的应用场景无关9、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10、假设在一个嵌入式物联网设备中，需要实现远程固件升级功能，以方便设备的维护和功能扩展。为了确保升级过程的安全性和可靠性，以下哪种机制可能会被采用？（）A.数字证书验证B.版本回滚机制C.断点续传D.以上都是11、嵌入式操作系统中的中断向量表用于处理各种中断。假设一个嵌入式系统中添加了新的外部中断源，以下关于中断向量表配置的描述，正确的是：（）A.需要在中断向量表中为新的中断源分配相应的中断处理函数入口地址B.中断向量表的配置在系统启动时完成，运行过程中不能修改C.可以将多个中断源映射到同一个中断处理函数，以减少代码量D.中断向量表的大小是固定的，不能添加新的中断源12、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13、假设在一个嵌入式安防监控系统中，需要同时处理多个摄像头的视频流，并进行实时的图像分析和存储。对于视频数据的压缩和编码，以下哪种标准可能会被采用？（）A.H.264B.H.265C.MPEG-4D.MJPEG14、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15、嵌入式操作系统的内核裁剪是为了适应特定的应用需求和硬件资源。假设一个嵌入式设备的存储空间非常有限，需要对内核进行大幅度的裁剪。在裁剪过程中，需要权衡功能的完整性和资源的节省，以下哪种裁剪策略最为合理？（）A.保留所有可能用到的功能模块B.只保留核心功能模块，去除其他非关键模块C.随机选择模块进行裁剪D.参考其他类似设备的裁剪方案16、在嵌入式系统中，系统的更新和升级需要考虑多种因素。假设一个已经部署的嵌入式设备需要进行软件升级，要确保升级过程的安全性和可靠性，同时尽量减少对用户使用的影响。以下哪种升级方式最为合适？（）A.在线升级，自动完成B.用户手动下载更新包进行升级C.召回设备，在工厂进行升级D.不进行升级，保持初始版本17、嵌入式操作系统常常需要在资源受限的环境下运行。假设有一个嵌入式设备，其内存和处理器性能都有限，需要运行一个图形用户界面（GUI）应用程序。以下哪种GUI框架可能是最适合的选择？（）A.QtB.GTK+C.MiniGUID.WindowsPresentationFoundation18、在嵌入式操作系统中，系统的启动过程需要高效和可靠。假设一个嵌入式设备在启动时需要初始化各种硬件设备、加载内核和应用程序。以下哪种启动方式能够更快地完成系统启动，并减少启动过程中的错误？（）A.从本地存储设备顺序读取并加载B.通过网络下载启动所需的文件C.先加载部分关键模块，其他模块在运行时按需加载D.随机加载启动所需的模块和文件19、当设计一个基于嵌入式操作系统的工业控制网关时，需要实现不同工业协议之间的转换和数据融合。以下哪种软件架构和开发工具可能会被使用？（）A.分层架构B.微服务架构C.开源开发框架D.以上都是20、对于一个运行嵌入式操作系统的无人机飞行控制系统，需要对飞机的姿态、速度和位置等信息进行实时采集和处理，并根据控制算法生成控制指令。在这种高动态和实时性要求的场景下，以下哪种传感器融合技术能够提供更准确和可靠的状态估计？（）A.简单的加权平均融合B.基于卡尔曼滤波的融合C.不进行传感器融合，单独使用单个传感器数据D.随机选择传感器数据进行融合21、嵌入式操作系统中的存储管理需要考虑闪存的特殊性质，如有限的写入次数。假设一个嵌入式设备频繁写入数据到闪存，为了延长闪存的寿命，以下哪种方法可能被采用？（）A.使用磨损均衡算法，均匀分配写入操作到不同的闪存区域B.减少写入操作的频率，通过缓存数据批量写入C.采用更高级的闪存技术，如3DNAND闪存，提高耐用性D.以上方法都可以有效地延长闪存的使用寿命22、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23、在嵌入式操作系统中，文件系统的选择会影响系统的性能和存储效率。假设一个嵌入式设备需要存储大量的小文件，并且对文件的读写速度有较高要求。以下哪种文件系统更适合这种应用场景？（）A.FAT文件系统B.NTFS文件系统C.EXT文件系统D.JFFS2文件系统24、在嵌入式系统的内存保护机制中，虚拟内存通常不是必需的。假设一个简单的电子秤的嵌入式系统，内存资源有限。以下关于内存保护的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用硬件机制来实现内存访问的权限控制B.不需要复杂的内存保护机制，因为系统功能简单C.内存保护会增加系统的开销，在简单系统中可以忽略D.即使是简单系统，也应该采用虚拟内存来提高内存管理的灵活性25、当一个嵌入式操作系统需要与外部网络进行通信，例如物联网设备上传数据到云服务器，在网络连接不稳定或带宽有限的情况下，以下哪种数据传输协议和技术更适合保证数据的可靠传输？（）A.TCP协议，提供可靠的面向连接的传输B.UDP协议，快速但不可靠的传输C.HTTP协议，基于请求-响应模式D.MQTT协议，专为低带宽和不稳定网络设计二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）解释环形缓冲区和数据丢弃策略。2、（本题5分）简述嵌入式系统中的进程创建和销毁过程。3、（本题5分）简述在恶劣环境下嵌入式操作系统的应对策略。4、（本题5分）简述配置测试的内容和策略。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，实现一个Wi-FiMesh网络程序。2、（本题5分）利用嵌入式操作系统实现一个电源管理程序，控制设备的电源状态。3、（本题5分）实现一个嵌入式程序，使用应力差传感器测量应力差。4、（本题5分）用嵌入式操作系统编写一个智能传感器的驱动程序。5、（本题5分）用嵌入式操作系统编写一个RTC定时中断程序，在特定时间执行任务。四、分析题（