无锡科技职业学院《嵌入式系统实验》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《嵌入式系统实验》2023-2024学年第二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2、嵌入式操作系统常常需要进行任务调度。假设一个智能手表的嵌入式系统，其中有显示更新任务、传感器数据采集任务和通信任务等。在这种情况下，以下哪种任务调度算法可能最适合？（）A.先来先服务调度算法，按照任务到达的先后顺序执行B.优先级调度算法，根据任务的重要性和紧急程度分配优先级C.时间片轮转调度算法，每个任务轮流获得固定的执行时间D.随机调度算法，随机选择任务执行，以实现公平性3、在嵌入式系统的电源管理中，动态电压频率调整（DVFS）技术可以根据系统负载调整处理器的电压和频率。假设一个嵌入式设备的负载变化频繁。以下关于DVFS的描述，哪一项是不正确的？（）A.DVFS可以有效降低系统的功耗，尤其是在轻负载情况下B.实现DVFS需要硬件支持和相应的软件算法C.频繁的电压和频率切换不会对系统性能产生负面影响D.可以根据系统的历史负载情况预测未来的负载，提前进行DVFS调整4、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5、在嵌入式系统的存储扩展中，外部存储卡的使用很常见。假设一个数码相机的嵌入式系统需要使用SD卡扩展存储容量。以下关于SD卡的使用，哪一项是不正确的？（）A.可以在运行时动态插拔SD卡，系统会自动识别B.需要考虑SD卡的读写速度和容量，以满足系统需求C.对SD卡的操作需要进行错误处理，防止数据丢失D.不同类型的SD卡（如SDHC和SDXC）在嵌入式系统中可以通用6、在一个嵌入式操作系统中，为了提高系统的可靠性和容错能力，对于关键任务的数据存储和恢复，以下哪种技术或方法可能会被采用？（）A.定期数据备份B.数据冗余存储C.错误检测和纠正码D.以上都是7、嵌入式操作系统中的电源管理策略需要根据系统的工作状态进行动态调整。假设一个嵌入式设备在待机模式和工作模式下的功耗差异较大，以下关于电源管理策略的描述，哪一项是不准确的？（）A.在待机模式下，可以降低处理器的工作频率、关闭部分外设等，以降低功耗B.在工作模式下，需要根据系统的负载情况动态调整电源供应，以保证性能和功耗的平衡C.电源管理策略只需要考虑硬件的功耗特性，不需要考虑软件的运行情况D.可以通过监测系统的工作状态和用户操作，来自动切换不同的电源管理模式8、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9、嵌入式操作系统的可靠性设计对于关键应用至关重要。假设一个用于医疗设备的嵌入式系统。以下关于可靠性保障的描述，正确的是：（）A.不进行任何额外的可靠性设计，依靠操作系统的默认机制B.采用冗余设计、错误检测和恢复机制，确保系统在故障情况下仍能正常运行C.只关注功能实现，忽略可靠性方面的考虑D.可靠性设计会增加系统成本和复杂性，应尽量避免10、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11、嵌入式操作系统的内核裁剪是为了适应特定的硬件资源和应用需求。假设一个资源受限的嵌入式系统。以下关于内核裁剪的描述，正确的是：（）A.保留操作系统的所有功能，不进行裁剪，以应对未来可能的功能扩展B.只裁剪不常用的功能模块，而保留核心功能模块的完整C.随意裁剪内核功能，不考虑系统的稳定性和可靠性D.内核裁剪对系统性能没有影响，无需谨慎操作12、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13、嵌入式操作系统的中断处理机制对于系统的响应性能至关重要。假设一个安防监控嵌入式系统，需要及时响应外部传感器的中断信号。以下关于中断处理的描述，哪一项是正确的？（）A.中断处理程序应该尽可能短小精悍，以减少中断响应时间B.可以在中断处理程序中执行复杂的计算和数据处理C.中断优先级越高，响应时间越慢D.中断处理与系统的任务调度无关14、在嵌入式操作系统中，内存管理是一个关键部分。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。有的任务需要较大的连续内存空间来处理大量数据，有的任务则只需要较小的内存块进行频繁的读写操作。在这种情况下，以下哪种内存管理策略更适合？（）A.固定分区分配，将内存预先划分为固定大小的分区B.动态分区分配，根据任务需求实时分配内存C.分页式内存管理，将内存划分为固定大小的页D.分段式内存管理，根据程序的逻辑分段分配内存15、嵌入式操作系统通常需要在资源受限的环境中运行。假设一个智能家居控制器的嵌入式系统，其内存和处理能力有限。在这种情况下，对于系统的内存管理，以下哪种策略是最为重要的？（）A.使用动态内存分配，以灵活满足不同任务的需求B.采用静态内存分配，避免内存碎片和分配开销C.依赖虚拟内存机制，扩展系统的可用内存D.不进行内存管理，让应用程序自行处理内存16、在嵌入式系统的开发中，调试工具和技术起着重要的作用。假设一个复杂的嵌入式系统在调试过程中遇到困难。以下关于调试的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以使用在线仿真器（ICE）进行硬件级的调试，获取详细的系统状态信息B.软件调试工具如GDB可以帮助开发者设置断点、单步调试和查看变量值C.打印调试信息是一种简单但有效的调试方法，但会增加系统的开销D.一旦系统开发完成，就不再需要调试工具，因为系统已经稳定运行17、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18、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19、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出现死机。以下关于看门狗的描述，哪一项是不正确的？（）A.看门狗定时器在规定时间内未被刷新，系统会自动复位B.可以通过软件编程设置看门狗的超时时间和复位策略C.看门狗机制只能用于检测软件故障，对硬件故障无效D.合理使用看门狗可以提高系统的可靠性和稳定性20、在嵌入式系统开发中，对于资源受限的设备，代码尺寸的优化至关重要。假设一个嵌入式应用程序的代码尺寸过大。以下关于代码优化的方法，正确的是：（）A.使用更高效的算法和数据结构，减少代码量B.去除未使用的函数和变量，精简代码C.选择合适的编译器优化选项，对代码进行优化D.以上方法都可以有效地减小嵌入式应用程序的代码尺寸二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）简述缓存一致性的问题和解决方法。2、（本题5分）解释在嵌入式系统中如何实现虚拟化的资源隔离。3、（本题5分）什么是嵌入式系统的实时时钟（RTC）？三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）在嵌入式操作系统中，实现一个Zigbee协调器程序，管理Zigbee网络。2、（本题5分）创建一个任务，通过嵌入式操作系统读取湿度传感器的数据，并进行显示。3、（本题5分）用嵌入式操作系统编写一个多传感器融合驱动程序。4、（本题5分）利用嵌入式操作系统实现一个RTC时钟的闹钟优