河北建筑工程学院《嵌入式系统设计与应用技术》2023-2024学年第一学期期末试卷

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《嵌入式系统设计与应用技术》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15个小题，每小题1分，共15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、在嵌入式操作系统中，进程间通信机制的选择需要根据具体应用场景来决定。假设两个进程需要频繁地交换大量数据，对通信效率要求很高。以下哪种进程间通信方式最为合适？（）A.管道B.消息队列C.共享内存D.套接字2、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3、嵌入式操作系统的内核架构对于系统性能和资源利用有着重要影响。假设一个资源受限的嵌入式设备，需要高效地运行多个任务。以下关于内核架构的描述，哪一项是不准确的？（）A.微内核架构将核心功能精简，只保留最基本的部分，其他功能作为服务运行在用户空间，提高了系统的可扩展性B.宏内核架构将系统的主要功能都集成在内核中，减少了内核与用户空间的切换开销，提高了系统的性能C.混合内核架构结合了微内核和宏内核的优点，在保证性能的同时具备一定的可扩展性D.对于资源受限的嵌入式设备，宏内核架构总是比微内核架构更适合，因为其性能更高4、当在嵌入式操作系统中实现多线程编程时，需要考虑线程间的同步和通信机制。假设多个线程需要共享一个有限的资源，为了避免竞争条件和数据不一致性，以下哪种同步方法最为合适？（）A.信号量B.互斥锁C.条件变量D.不进行同步，任由线程竞争5、在嵌入式系统的网络安全方面，加密算法起着重要的作用。假设一个嵌入式设备需要在网络通信中保护数据的机密性和完整性，以下关于加密算法的描述，哪一项是不正确的？（）A.AES是一种常用的对称加密算法，加密和解密使用相同的密钥B.RSA是一种非对称加密算法，适用于数字签名和密钥交换C.加密算法的强度越高，加密和解密的速度就越慢D.嵌入式系统中只能使用对称加密算法，不能使用非对称加密算法6、在嵌入式系统中，存储设备的选择需要综合考虑性能、成本和可靠性等因素。假设一个嵌入式设备需要频繁读写数据，对存储速度有较高要求，但成本预算有限。以下哪种存储设备最为适合？（）A.机械硬盘B.固态硬盘C.闪存D.光盘7、在嵌入式系统的网络通信中，TCP/IP协议栈得到了广泛的应用。假设一个嵌入式设备需要通过网络与远程服务器进行数据传输，并且对数据的可靠性要求较高。以下关于TCP/IP协议栈的描述，哪一项是不正确的？（）A.TCP提供可靠的面向连接的数据传输服务B.IP负责将数据包从源地址发送到目的地址C.UDP提供不可靠的无连接的数据传输服务，适用于对实时性要求高但对可靠性要求低的应用D.在嵌入式系统中，通常只需要实现TCP/IP协议栈的部分功能，而不需要完整实现所有协议8、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9、在嵌入式系统的能耗优化中，除了硬件设计，操作系统也能发挥作用。假设一个电池供电的嵌入式设备需要延长工作时间。以下关于操作系统层面能耗优化的描述，正确的是：（）A.动态调整处理器电压和频率，根据任务负载降低能耗B.关闭所有节能功能，以保证系统性能不受影响C.能耗优化主要由硬件完成，操作系统作用有限D.操作系统的能耗优化措施对电池寿命没有显著影响10、在一个基于嵌入式操作系统的智能家居系统中，需要同时处理多种类型的任务，包括环境监测、设备控制和用户交互。考虑到系统资源有限和不同任务的优先级差异，为了有效地管理内存资源，以下哪种内存管理技术可能最为合适？（）A.固定分区内存管理B.动态分区内存管理C.分页式内存管理D.分段式内存管理11、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12、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13、嵌入式操作系统的任务间通信机制除了消息队列，还有共享内存等方式。假设一个嵌入式系统需要在多个任务之间高效地共享大量数据。以下关于共享内存的描述，哪一项是不正确的？（）A.共享内存可以提供快速的数据交换，但需要同步机制来保证数据的一致性B.多个任务可以同时访问共享内存区域，提高了数据访问的效率C.共享内存的分配和释放由操作系统自动管理，任务无需关心D.共享内存的使用需要谨慎，避免出现内存泄漏和数据竞争等问题14、嵌入式操作系统的实时任务调度需要考虑任务的优先级和截止时间。假设一个自动驾驶系统的嵌入式设备，其中有刹车控制任务、转向控制任务和导航计算任务等。以下关于任务调度的描述，哪一项是不正确的？（）A.刹车控制任务的优先级应该最高，以确保安全B.导航计算任务可以有较长的截止时间，因为其对实时性要求不高C.任务的优先级一旦设定，就不能更改D.可以根据系统的运行情况动态调整任务的优先级和截止时间15、嵌入式操作系统的文件系统需要适应不同的存储设备和应用需求。假设一个嵌入式设备使用闪存作为存储介质。以下关于文件系统选择的描述，哪一项是不准确的？（）A.FAT文件系统简单易用，但在闪存上的磨损均衡处理不够好，可能影响闪存寿命B.EXT文件系统功能强大，适用于大容量存储设备，但对于资源受限的嵌入式设备可能过于复杂C.JFFS2文件系统专门为闪存设计，具有较好的磨损均衡和掉电保护机制D.任何一种文件系统都可以在所有类型的嵌入式存储设备上使用，无需考虑其特点和限制二、简答题（本大题共4个小题，共20分)1、（本题5分）嵌入式操作系统中的安全启动机制是如何实现的？2、（本题5分）什么是嵌入式系统的边界值测试？3、（本题5分）解释如何确保嵌入式系统的安装过程顺利。4、（本题5分）解释如何在嵌入式系统中实现任务的动态创建和删除。三、分析题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）探讨嵌入式操作系统中的设备热插拔支持。解释设备热插拔的原理和实现方法，分析在嵌入式系统中如何支持设备的热插拔操作。2、（本题5分）分析嵌入式操作系统在工业机器人视觉系统中的应用，包括图像识别、目标定位、运动规划等方面，探讨其对工业自动化的提升。3、（本题5分）分析嵌入式操作系统在智能交通信号优化系统中的应用。讨论其在信号配时优化、交通流量监测、智能控制等方面的作用，以及如何提高系统的性能。4、（本题5分）探讨嵌入式操作系统在物联网环境监测传感器中的应用。分析其在环境数据采集、处理和传输中的作用，以及对低功耗和准确性的要求。5、（本题5分）分析嵌入式操作系统在智能车载诊断系统的故障预警功能中的应用，包括故障预测算法、预警机制、维修建议等方面，探讨