南开大学《嵌入式系统》2023-2024学年第二学期期末试卷

自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密自觉遵守考场纪律如考试作弊此答卷无效密封线第1页，共3页南开大学《嵌入式系统》

2023-2024学年第二学期期末试卷院(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、嵌入式操作系统在资源受限的环境中运行，内存管理至关重要。假设一个嵌入式设备的内存资源有限，需要运行多个任务。以下关于嵌入式内存管理的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以采用静态内存分配，在编译时确定每个任务所需的内存大小B.动态内存分配可以更灵活地使用内存，但可能会导致内存碎片问题C.内存映射文件技术可以在一定程度上节省内存空间，但会增加系统的复杂性D.为了提高内存使用效率，应该尽量减少内存的缓存和预取机制2、在嵌入式系统开发中，电源管理是一个重要的考虑因素。假设一个便携式嵌入式设备需要在电池供电下长时间运行。以下关于电源管理策略的描述，正确的是：（）A.让设备始终以最高性能运行，不考虑电源消耗B.根据设备的工作状态动态调整处理器频率和设备功耗，在性能和电源消耗之间取得平衡C.关闭所有不必要的硬件设备，以最大限度延长电池寿命，即使这可能影响系统功能D.电源管理由硬件自动完成，操作系统无需干预3、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4、在嵌入式系统开发中，调试信息的输出对于问题排查非常重要。假设一个嵌入式系统在运行时出现故障，但没有明显的错误提示。以下关于调试信息输出的方式，有效的是：（）A.将关键变量和状态信息通过串口输出到上位机进行分析B.将调试信息存储在内部闪存中，事后读取分析C.在系统的显示屏上直接显示详细的调试信息D.不输出调试信息，通过猜测和经验来定位问题5、嵌入式操作系统的启动参数配置对系统的初始化和运行有重要影响。假设一个嵌入式系统需要根据不同的应用场景配置启动参数。以下关于启动参数配置的描述，正确的是：（）A.使用固定的启动参数，不进行灵活配置B.通过配置文件或命令行参数，根据具体需求定制系统启动行为C.启动参数配置复杂且容易出错，应尽量避免修改D.启动参数配置对系统性能和功能没有实质影响6、在嵌入式系统的存储管理中，闪存（FlashMemory）是一种常用的存储介质。假设一个嵌入式设备使用闪存来存储系统数据和应用程序，以下关于闪存的特点和使用注意事项，哪一项是不正确的？（）A.闪存具有非易失性，掉电后数据不会丢失B.闪存的写入操作通常比读取操作慢C.闪存可以无限次地擦写，不会出现磨损D.在对闪存进行写入操作之前，通常需要先进行擦除操作7、在嵌入式系统的电源管理中，动态电源管理（DPM）技术可以有效地降低系统功耗。假设一个嵌入式设备在不同的工作模式下有不同的功耗需求，以下关于动态电源管理的描述，哪一项是不正确的？（）A.根据系统的负载情况动态调整处理器的工作频率和电压B.关闭暂时不使用的硬件设备，以降低功耗C.动态电源管理可以完全消除系统的功耗，实现零功耗运行D.需要在功耗降低和系统性能之间进行平衡8、在一个嵌入式图像识别系统中，如人脸识别门禁系统，需要快速准确地识别图像中的目标。为了提高识别速度和准确率，以下哪种硬件加速模块可能会被集成？（）A.GPUB.FPGAC.DSPD.以上都是9、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10、嵌入式操作系统在智能家居领域的应用越来越广泛。假设一个智能家居控制器需要运行嵌入式操作系统。以下关于智能家居中操作系统的需求，正确的是：（）A.低功耗、实时响应和与多种传感器的良好兼容性是重要考虑因素B.可以使用通用的商业操作系统，无需针对智能家居进行优化C.对操作系统的网络通信能力要求不高，重点在于本地控制D.智能家居中的操作系统与其他嵌入式应用没有区别11、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12、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13、嵌入式操作系统中的任务通信机制有多种方式。假设一个嵌入式系统中有多个任务需要协同工作，共享数据。以下哪种任务通信方式可能最为高效？（）A.消息队列，任务通过发送和接收消息进行通信B.共享内存，多个任务直接访问同一块内存区域进行数据交换C.信号量，用于任务之间的同步和互斥D.管道，实现任务之间的单向数据传输14、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.VxWorks15、在嵌入式操作系统中，设备驱动程序起着重要的作用。假设要为一个新型的传感器开发设备驱动程序，该传感器具有独特的接口和通信协议。为了确保驱动程序的高效性、稳定性和可移植性，以下哪种开发方法和技术是最为关键的？（）A.直接在操作系统内核中编写驱动代码B.使用操作系统提供的驱动框架和接口C.参考类似传感器的驱动程序进行修改D.自行设计全新的驱动架构16、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17、在嵌入式系统的软件开发中，代码的可移植性是一个重要的考虑因素。假设要将一个在一种嵌入式平台上开发的软件移植到另一个不同架构的平台上，为了减少移植的工作量，以下哪种方法最为有效？（）A.使用跨平台的编程语言和库B.针对新平台重新编写全部代码C.尽量使用平台相关的特性D.不考虑可移植性，只在原平台上运行18、在一个嵌入式语音识别系统中，如智能语音助手，需要在有限的计算资源下实现高效的语音识别功能。为了降低计算复杂度，以下哪种语音特征提取方法可能会被采用？（）A.梅尔频率倒谱系数B.线性预测编码C.感知线性预测D.以上都是19、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20、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二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）简述代码覆盖率分析工具的作用和使用方法。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）解释蓝牙协议栈和功耗控制策略。三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）利用嵌入式操作系统实现一个RTC时钟的时钟可靠性测试程序。2、（本题5分）在嵌入式系统中，实现一个简单的文件系统操作，如创建、读取和写入文件。3、（本题5分）实现一个嵌入式程序，使用pH值差传感器检测溶液的pH值差。4、（本题5分）在嵌入式系统中，实现一个左偏树数据结构，并进行合并和删除操作。5、（本题5分）实现一个嵌入式程序，使