宜春幼儿师范高等专科学校《嵌入式基础与应用》2023-2024学年第一学期期末试卷

学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号学校________________班级____________姓名____________考场____________准考证号…………密…………封…………线…………内…………不…………要…………答…………题…………第1页，共3页宜春幼儿师范高等专科学校

《嵌入式基础与应用》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、在嵌入式系统中，实时时钟（RTC）是一个重要的组件。假设一个嵌入式设备需要精确的时间记录和定时功能。以下关于实时时钟的描述，正确的是：（）A.实时时钟由电池供电，即使设备断电也能保持时间B.实时时钟的精度主要取决于晶振的频率，频率越高精度越高C.可以通过软件编程设置实时时钟的初始时间和闹钟功能D.以上描述都是关于嵌入式系统中实时时钟的正确特点2、在嵌入式操作系统中，进程间通信是实现多任务协同工作的重要手段。假设一个嵌入式系统中有多个任务，分别负责数据采集、处理和传输，它们需要频繁地交换数据和同步执行。以下哪种进程间通信方式在这种情况下具有较高的效率和实时性？（）A.消息队列B.共享内存C.信号量D.套接字3、嵌入式操作系统需要处理各种异常情况。假设一个工业自动化控制系统的嵌入式设备在运行过程中遇到硬件故障。以下关于异常处理的策略，哪一项是不正确的？（）A.系统应该能够检测到硬件故障，并采取相应的恢复措施B.可以忽略一些不严重的硬件故障，继续运行系统C.异常处理程序应该简洁高效，避免影响系统的正常运行D.一旦发生异常，系统应该立即停止运行，以避免造成更大的损失4、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5、在嵌入式系统中，异常处理机制对于提高系统的稳定性和可靠性非常重要。假设系统在运行过程中遇到硬件故障或非法操作，为了能够及时采取恢复措施，以下哪种异常处理策略最为有效？（）A.忽略异常，继续运行B.记录异常信息，然后重启系统C.尝试自动修复异常D.立即停止系统运行6、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可能会出现死机或程序跑飞的情况，以下关于看门狗的描述，哪一项是不准确的？（）A.看门狗需要定期被系统软件“喂狗”，否则会触发复位操作B.看门狗可以在系统出现故障时自动重启系统，恢复正常运行C.看门狗的超时时间可以根据系统的需求进行设置D.一旦看门狗触发复位操作，系统的数据和状态信息不会丢失7、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8、嵌入式操作系统在汽车电子领域有广泛应用。假设一个汽车的电子控制单元（ECU）使用嵌入式操作系统。以下关于汽车电子中嵌入式操作系统的描述，哪一项是不准确的？（）A.需要满足汽车行业的严格可靠性和安全性标准B.实时性要求极高，以确保对车辆的精确控制C.由于汽车环境的复杂性，对操作系统的抗干扰能力要求较低D.可以支持多种通信协议，与其他汽车电子模块进行数据交互9、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10、在嵌入式系统开发中，对于实时性要求极高的任务，通常采用硬实时的处理方式。假设一个嵌入式控制系统需要在特定的时间内完成对关键设备的控制操作。以下关于硬实时任务的描述，正确的是：（）A.硬实时任务必须在规定的截止时间之前完成，否则会导致严重后果B.即使系统资源紧张，硬实时任务也能优先获得所需的资源C.硬实时任务的执行时间可以有一定的弹性，只要在大致范围内完成即可D.硬实时任务可以被其他高优先级的非实时任务中断11、在嵌入式系统的开发中，设备驱动程序的编写是重要的一环。假设需要为一个新的传感器编写驱动程序。以下关于设备驱动的描述，哪一项是不正确的？（）A.设备驱动程序负责将硬件的操作抽象为软件接口，供上层应用使用B.驱动程序需要处理硬件的中断和异常情况，保证系统的稳定性C.为了提高性能，设备驱动程序应该尽量减少与操作系统内核的交互D.不同类型的设备驱动程序结构和实现方式完全相同，可以复用代码12、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13、在嵌入式操作系统中，以下哪种同步机制可以用于实现多个线程对共享资源的互斥访问？（）A.互斥锁B.条件变量C.自旋锁D.以上都是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内存资源有限，但需要运行多个任务。以下关于内存管理策略的描述，正确的是：（）A.采用动态内存分配，让任务根据需要随时申请和释放内存，以提高灵活性B.使用静态内存分配，预先为每个任务分配固定的内存空间，避免内存碎片和分配开销C.不进行内存管理，让任务自行竞争内存资源D.只依赖硬件的内存管理机制，操作系统不参与内存分配15、在嵌入式操作系统中，内核的实时性扩展是提高系统响应能力的重要手段。假设一个嵌入式系统需要处理对时间要求极为严格的任务，如工业控制中的实时闭环控制。以下哪种实时性扩展技术能够更好地满足这种硬实时需求？（）A.在内核中增加抢占点，提高任务切换的及时性B.采用微内核架构，减小内核的体积和复杂性C.优化内核的调度算法，提高任务调度的效率D.不进行实时性扩展，依靠默认的内核配置16、在嵌入式操作系统中，内存管理是一个关键问题。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。为了有效地利用有限的内存资源，同时保证系统的稳定性和响应性，以下哪种内存管理策略最为合适？（）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17、嵌入式操作系统在启动过程中需要进行一系列的初始化工作。假设一个嵌入式系统在启动时需要加载多个硬件设备的驱动程序，并进行系统配置。以下关于启动过程的描述，哪一项是不准确的？（）A.首先进行硬件的基本初始化，如处理器、内存等B.然后加载和初始化必要的设备驱动程序C.接着启动用户应用程序，最后进行系统的优化和调整D.系统启动过程中的各个步骤可以根据需要进行灵活调整和优化18、嵌入式操作系统的任务调度算法直接影响系统的性能和实时性。假设一个有多个实时任务和非实时任务的系统。以下关于任务调度算法选择的描述，正确的是：（）A.采用先来先服务（FCFS）调度算法，保证任务的公平性B.选择基于优先级的调度算法，优先执行实时任务C.使用时间片轮转调度算法，平均分配CPU时间给所有任务D.任务调度算法对系统性能影响不大，可以随意选择19、嵌入式操作系统的内核裁剪是根据具体应用需求精简内核功能。假设一个简单的嵌入式设备只需要基本的任务调度和中断处理功能。以下关于内核裁剪的描述，哪一项是错误的？（）A.内核裁剪可以减少系统的资源占用，提高系统的运行效率B.在裁剪内核时，需要仔细评估每个功能模块的必要性，避免影响系统的稳定性C.一旦完成内核裁剪，就不能再根据后续需求添加新的功能模块D.内核裁剪需要对操作系统的源代码有深入的理解和修改能力20、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，不存在其他情况二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）简述减少系统延迟和提高响应速度的策略。2、（本题5分）简述多核任务调度和缓存一致性管理。3、（本题5分）解释如何根据功耗分析结果进行嵌入式系统的低功耗优化。4、（本题5分）解释定点数运算和硬件加速的应用。5、（本题5分）简述看门狗复位的工作原理和配置方法。三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个程序，在嵌入式系统中使用压力变化率传感器测量压力变化率。2、（本题5分）在嵌入式系统中，实现一个栈数据结构，并进行压栈和出栈操作。3、（本题5分）编写代码，实现嵌入式系统的硬度差传感器驱动程序。4、（本题5分）实现一个嵌入式程序，使用风速异常检测传感器检测风速异常。5、（本题5分）编写代码，实现嵌入式系统的硬度变化率传感器驱动程序。四、分析题（本大题共3个小题，共30分)1、（本题10分）