阳光学院《嵌入式系统原理与设计》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《嵌入式系统原理与设计》2023-2024学年第一学期期末试卷题号一二三四总分得分批阅人一、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、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2、假设一个嵌入式系统需要运行一个复杂的图形用户界面（GUI），例如智能手表的操作界面，对界面的响应速度和资源占用有严格要求。以下哪种GUI框架和技术更适合这种嵌入式应用？（）A.Qt框架，功能强大但资源消耗较大B.MiniGUI框架，轻量级且适合嵌入式环境C.自行开发基于底层图形库的GUID.不使用GUI，采用命令行界面3、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4、嵌入式操作系统的内核架构有多种选择，如单核架构和多核架构。假设一个复杂的工业控制嵌入式系统，需要同时处理多个高并发的任务。在这种情况下，以下关于内核架构的选择，哪一项是最合适的？（）A.单核架构，因为其编程模型简单，易于开发和调试B.多核架构，能够更好地应对高并发任务，提高系统性能C.无论单核还是多核架构都可以，对系统性能没有影响D.选择架构主要取决于开发团队的技术偏好，而不是系统需求5、在嵌入式系统的开发中，代码优化是提高系统性能的重要手段。假设一个嵌入式应用程序运行速度较慢。以下关于代码优化的描述，哪一项是不准确的？（）A.可以通过算法改进和数据结构优化来提高程序的执行效率B.减少函数调用的开销和避免不必要的内存分配可以提升性能C.代码优化只需要关注程序的执行速度，无需考虑代码的可读性和可维护性D.针对特定的硬件架构进行优化，如利用指令集的特性，可以显著提高性能6、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7、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8、嵌入式系统中的实时内核通常需要满足严格的时间约束。假设一个实时内核需要在规定的时间内完成任务调度和中断处理，以下关于实时内核性能评估的描述，哪一项是不准确的？（）A.可以通过测量任务切换时间、中断响应时间等指标来评估实时内核的性能B.实时内核的性能只与软件实现有关，与硬件平台无关C.最坏情况执行时间（WCET）是评估实时内核性能的重要参数之一D.实时内核的性能评估需要在实际的应用场景中进行，以获得准确的结果9、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10、当开发一个基于嵌入式操作系统的智能电表时，需要实现高精度的电量计量和数据存储。对于电量计量芯片的选择和接口设计，以下哪种方案可能是最合适的？（）A.专用计量芯片B.通用ADC芯片C.集成在微控制器中的ADCD.以上都有可能11、嵌入式操作系统的内核移植是一项复杂的工作。假设要将一个现有的内核移植到一个新的硬件平台上，需要修改内核的多个部分。以下哪个方面的修改通常是最为关键和困难的？（）A.驱动程序的适配B.内存管理的调整C.进程调度的优化D.中断处理的修改12、在一个嵌入式实时控制系统中，如机器人控制系统，需要对多个关节的运动进行精确同步控制。为了实现这一目标，以下哪种同步机制可能会被应用？（）A.硬件定时器B.软件定时器C.中断同步D.以上都是13、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14、嵌入式操作系统中的引导加载程序（Bootloader）负责启动系统。假设一个嵌入式系统的Bootloader出现故障。以下关于Bootloader的描述，哪一项是不正确的？（）A.Bootloader可以从多种存储介质中加载操作系统内核B.可以对Bootloader进行定制，以满足特定的硬件和系统需求C.Bootloader的故障只能通过重新烧写固件来解决，无法通过软件修复D.良好的Bootloader设计应该具有错误恢复和升级功能15、在嵌入式系统的网络应用中，网络协议栈的选择很重要。假设一个远程监控的嵌入式设备需要通过网络传输数据。以下关于网络协议栈的考虑，哪一项是不正确的？（）A.选择轻量级的网络协议栈，以减少系统资源的占用B.考虑协议栈的安全性，如支持加密传输C.网络协议栈的性能主要取决于其支持的最高网络速度D.协议栈的可扩展性，以便适应未来可能的功能升级16、嵌入式操作系统的调试工具对于开发和排错非常重要。假设一个智能门锁的嵌入式系统出现了故障，需要进行调试。以下关于调试工具的选择和使用，哪一项是不正确的？（）A.可以使用在线调试器，实时查看系统的运行状态和变量值B.打印输出调试信息是一种简单但有效的调试方法C.不需要对调试代码进行优化，以免影响系统性能D.调试工具的使用应该尽量减少对系统正常运行的影响17、在嵌入式操作系统中，实时性的保证不仅取决于软件，还与硬件密切相关。假设一个嵌入式系统需要处理高速的外部事件，对响应时间的要求在微秒级别。为了满足这种苛刻的实时性要求，以下哪种硬件和软件的配合方式最为关键？（）A.高性能的CPU和简单的操作系统B.专用的实时硬件和定制的操作系统C.通用的硬件平台和复杂的操作系统D.低功耗的硬件和开源的操作系统18、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19、在嵌入式系统中，设备的驱动程序需要与硬件紧密配合。假设一个新的硬件设备需要集成到嵌入式系统中，以下关于驱动开发的步骤，正确的是：（）A.了解硬件的规格和接口，编写驱动代码，进行测试和调试B.直接使用现有的类似设备驱动程序，无需进行修改C.先进行系统的整体升级，然后再开发新设备的驱动D.忽略硬件特性，只关注驱动程序的功能实现20、当开发一个基于嵌入式操作系统的实时控制系统时，对任务的调度要求非常严格。假设系统中有多个关键任务和非关键任务，关键任务需要在规定的时间内完成执行，以确保系统的正常运行。在这种情况下，以下哪种任务调度算法能够最好地满足实时性要求？（）A.先来先服务调度算法B.优先级调度算法C.时间片轮转调度算法D.最短作业优先调度算法二、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可靠性设计？2、（本题5分）解释如何在资源受限的环境中实现高效的GUI。3、（本题5分）解释身份验证和数据完整性保护。三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）用嵌入式操作系统编写一个位移传感器的驱动程序。2、（本题5分）用嵌入式操作系统编写一个液位传感器的驱动程序。3、（本题5分）编写嵌入式代码，实现UART串口通信，发送和接收数据。4、（本题5分）在嵌入式操作系统中，实现一个蓝牙低能耗（BLE）通信程