湘潭大学《嵌入式系统与设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《嵌入式系统与设计》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一、单选题（本大题共15个小题，每小题2分，共30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、在嵌入式系统的应用开发中，多任务调度是常见的需求。假设一个嵌入式设备需要同时运行多个实时任务和非实时任务。以下关于任务调度的描述，哪一项是不正确的？（）A.实时任务通常具有更高的优先级，以保证其在规定时间内得到执行B.非实时任务可以在实时任务空闲时获得处理器资源C.任务调度算法只考虑任务的优先级，不考虑任务的执行时间和资源需求D.可以采用抢占式调度或非抢占式调度策略，根据系统需求进行选择2、假设在一个嵌入式工业控制器中，需要同时运行多个实时任务和非实时任务。为了确保实时任务不受非实时任务的干扰，以下哪种内核架构可能是最适合的？（）A.单内核架构B.微内核架构C.宏内核架构D.混合内核架构3、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4、在嵌入式系统的安全设计中，数据加密和认证是常见的手段。假设一个嵌入式设备需要保护敏感数据的传输和存储。以下关于数据加密和认证的描述，哪一项是不准确的？（）A.可以使用对称加密算法如AES对数据进行加密，加密和解密使用相同的密钥B.非对称加密算法如RSA常用于数字签名和密钥交换C.哈希函数可以用于数据完整性验证，但不能用于加密数据D.只要对数据进行了加密，就无需进行认证操作，因为加密已经保证了数据的安全性5、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6、在嵌入式系统的实时时钟（RTC）管理中，需要确保时间的准确性和可靠性。假设一个嵌入式设备对时间精度有较高要求。以下关于RTC管理的描述，正确的是：（）A.依赖外部网络获取时间，不使用本地RTCB.定期校准RTC，并在系统重启时保持时间的连续性C.RTC对系统功能没有重要影响，无需特别管理D.嵌入式系统不支持RTC功能7、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.MJPEG8、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9、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医疗设备，对响应时间有严格要求。以下关于实时操作系统（RTOS）在这种场景下的特点描述，正确的是：（）A.RTOS能够保证任务在规定的时间内完成响应，具有确定性B.RTOS采用复杂的调度算法，导致系统资源开销较大，但能确保实时性C.RTOS不支持多任务处理，以专注于关键任务的实时响应D.RTOS对硬件资源要求较低，适用于资源受限的嵌入式设备10、嵌入式操作系统的存储保护机制用于防止任务访问非法的内存区域。假设一个多任务嵌入式系统。以下关于存储保护的描述，哪一项是不正确的？（）A.存储保护可以通过内存分页或分段机制来实现B.当任务试图访问非法内存时，操作系统会产生异常并进行处理C.存储保护机制会增加系统的开销，但可以提高系统的稳定性和安全性D.为了提高系统性能，在一些简单的嵌入式系统中可以不启用存储保护机制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、当为一个嵌入式设备选择操作系统时，需要考虑其应用领域和需求特点。假设一个设备需要支持实时性、低功耗和小型化，同时开发难度要相对较低。以下哪种嵌入式操作系统最为适合？（）A.FreeRTOSB.LinuxC.WindowsCED.VxWorks13、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14、嵌入式操作系统与外部设备的通信接口通常采用串行通信或并行通信。假设一个工业控制设备的嵌入式系统需要与多个传感器进行高速通信。以下关于通信接口选择的描述，哪一项是不正确的？（）A.串行通信速度慢，但线路简单，适合远距离传输B.并行通信速度快，但线路复杂，适合短距离传输C.只考虑通信速度，选择最快的通信接口，不考虑其他因素D.根据实际需求综合考虑通信速度、距离、成本等因素选择合适的通信接口15、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二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）简述微内核结构和宏内核结构的特点。2、（本题5分）如何在嵌入式操作系统中进行代码优化？3、（本题5分）简述设备驱动程序的编写流程。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）分析嵌入式操作系统在智能超声波传感器中的应用及特点。智能超声波传感器需要准确测量物体之间的距离，嵌入式操作系统如何实现这些功能？包括传感器数据处理、通信等方面。2、（本题5分）分析嵌入式操作系统在智能医疗远程监护系统中的应用。探讨其在生命体征远程监测、数据传输、预警处理等方面的表现，以及如何提高系统的及时性和可靠性。3、（本题5分）论述嵌入式操作系统在智能扫地机器人中的重要性。智能扫地机器人需要自主导航和清洁功能，嵌入式操作系统如何保障其性能和可靠性？包括传感器数据处理、运动控制等方面。4、（本题5分）以一个智能血糖仪的数据分析与管理功能为例，分析嵌入式操作系统在其中的作用，包括数据存储、统计分析、趋势预测等方面，讨论其在健康管理中的应用价值。5、（本题5分）分析嵌入式操作系统在工业机器人控制系统中的作用。论述其如何实现精确运动控制、传感器融合和安全保护