长沙民政职业技术学院《嵌入式系统设计A（实验）》2023-2024学年第二学期期末试卷

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《嵌入式系统设计A（实验）》2023-2024学年第二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、在嵌入式系统的软件开发中，交叉编译是一个重要的环节。假设需要为一个特定的嵌入式处理器开发应用程序，以下关于交叉编译的描述，哪一项是不正确的？（）A.交叉编译是在一种体系结构的计算机上编译生成另一种体系结构的可执行代码B.交叉编译需要特定的交叉编译工具链，包括编译器、链接器等C.交叉编译生成的代码可以直接在开发主机上运行和调试D.交叉编译的过程需要考虑目标嵌入式系统的硬件特性和资源限制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、在嵌入式系统中，设备驱动程序的开发是重要的工作之一。假设需要为一个新的传感器开发驱动程序，以下关于驱动程序开发的描述，正确的是：（）A.驱动程序需要实现与硬件的底层通信，并向上层提供统一的接口B.驱动程序只需要关注硬件的功能实现，不需要考虑操作系统的接口规范C.为了提高效率，驱动程序可以直接访问硬件的物理地址，绕过操作系统的保护机制D.驱动程序的开发与具体的操作系统无关，可以在不同的嵌入式操作系统中通用4、嵌入式操作系统的任务调度算法直接影响系统的性能和响应能力。假设一个嵌入式系统中有多个任务，包括实时任务和非实时任务。以下哪种调度算法可能最适合这种情况？（）A.先来先服务调度算法，按照任务到达的先后顺序执行B.时间片轮转调度算法，为每个任务分配固定的时间片轮流执行C.优先级调度算法，根据任务的优先级决定执行顺序，高优先级任务优先执行D.随机调度算法，随机选择任务执行，以平衡任务的执行机会5、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6、在嵌入式系统的软件开发中，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的运行效率较低，需要进行优化。以下关于代码优化的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以通过算法改进、数据结构优化等方式提高代码的执行效率B.优化代码时只需要考虑时间复杂度，不需要考虑空间复杂度C.对于关键代码段，可以使用汇编语言编写以提高执行速度D.代码优化需要在不影响功能正确性的前提下进行7、在嵌入式系统的实时性要求较高的情况下，中断处理是一个关键环节。假设一个嵌入式系统正在执行一个关键任务，此时发生了一个高优先级的中断。以下关于中断处理的描述，哪一项是不准确的？（）A.系统会立即暂停当前任务，转去处理中断B.中断处理程序应该尽可能短小精悍，以减少中断响应时间C.中断处理完成后，系统会回到被中断的任务继续执行D.中断处理程序可以进行复杂的计算和数据处理，以充分利用中断时间8、在嵌入式操作系统中，内核的抢占式和非抢占式调度方式各有特点。假设一个嵌入式系统中有多个实时任务和非实时任务，为了在保证实时任务响应的同时提高系统的整体效率，以下哪种调度方式更为合适？（）A.抢占式调度B.非抢占式调度C.混合抢占式和非抢占式调度D.随机选择调度方式9、在嵌入式系统的存储保护方面，需要防止非法访问和数据破坏。假设一个多任务的嵌入式系统。以下关于存储保护机制的描述，正确的是：（）A.不设置存储保护，让任务自由访问系统内存B.利用内存管理单元（MMU）实现地址空间隔离和访问权限控制C.存储保护会增加系统开销，应尽量避免使用D.嵌入式系统不需要存储保护机制10、在嵌入式系统的资源受限环境下，代码优化至关重要。假设一个对性能和代码大小有严格要求的嵌入式应用。以下关于代码优化的描述，正确的是：（）A.只关注算法优化，忽略代码可读性B.在不影响功能的前提下，对代码进行算法、内存使用和指令级的优化C.代码优化效果不明显，不值得花费精力D.嵌入式系统的代码无需优化，能运行即可11、在嵌入式系统开发中，电源管理是一个重要的考虑因素。假设有一个基于电池供电的移动监测设备，需要长时间运行并尽可能延长电池寿命。以下关于电源管理的方法，哪一项是最有效的？（）A.始终让系统以最高性能运行，快速完成任务以节省时间B.根据系统负载动态调整处理器的频率和电压C.关闭所有不使用的硬件设备，无论当前是否需要D.忽略电源管理，依靠大容量电池解决续航问题12、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13、嵌入式操作系统中的任务优先级反转是一个需要解决的问题。假设一个高优先级任务因为等待一个被低优先级任务占用的资源而被阻塞。以下关于解决任务优先级反转的方法，正确的是：（）A.使用优先级继承机制，暂时提高占用资源的低优先级任务的优先级B.始终保持高优先级任务的优先级不变，让低优先级任务等待C.降低高优先级任务的优先级，避免出现优先级反转D.直接终止低优先级任务，释放资源给高优先级任务14、嵌入式操作系统的中断处理机制直接影响系统的响应性能。假设一个嵌入式系统需要实时响应外部中断事件。以下关于中断处理的描述，正确的是：（）A.中断处理程序应尽量短小精悍，快速完成关键处理，将复杂操作放入后台任务B.中断处理程序可以执行长时间的复杂计算，以一次性完成所有相关处理C.忽略中断优先级，按照接收顺序依次处理中断D.中断处理完全由硬件负责，操作系统不参与15、在嵌入式操作系统的开发中，代码优化是提高系统性能的重要环节。假设一个嵌入式系统的某个关键函数执行效率较低，需要进行优化。以下哪种优化方法在不影响功能的前提下能够最大程度地提高性能？（）A.减少函数的参数数量B.使用更高效的算法重新实现函数C.减少函数内部的条件判断D.增加函数的代码注释以提高可读性16、嵌入式操作系统的启动过程包括硬件初始化、内核加载和系统配置等步骤。假设一个嵌入式设备在启动时需要加载特定的设备驱动和配置文件。以下关于启动过程的描述，正确的是：（）A.首先进行硬件的基本初始化，然后加载操作系统内核，最后加载设备驱动和配置文件B.同时进行硬件初始化、内核加载和设备驱动加载，以缩短启动时间C.先加载设备驱动和配置文件，然后进行硬件初始化和内核加载D.随机执行上述步骤，对启动顺序没有严格要求17、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18、嵌入式操作系统需要与各种硬件设备进行交互。假设一个嵌入式系统需要连接不同厂家生产的传感器和执行器。以下关于硬件接口的描述，哪一项是不正确的？（）A.标准化的接口如SPI、I2C等可以提高硬件的兼容性和可扩展性B.不同厂家的设备可能需要不同的驱动程序和配置方法C.硬件接口的速度和带宽不会影响系统的整体性能D.在设计系统时，应充分考虑硬件接口的电气特性和信号完整性19、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20、假设在一个嵌入式安防监控系统中，需要同时处理多个摄像头的视频流，并进行实时的图像分析和存储。对于视频数据的压缩和编码，以下哪种标准可能会被采用？（）A.H.264B.H.265C.MPEG-4D.MJPEG二、简答题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）解释错误检测、恢复和冗余机制。2、（本题5分）在嵌入式操作系统中，如何处理硬件资源的竞争？3、（本题5分）什么是嵌入式系统的总线仲裁（BusArbitration）？4、（本题5分）解释温度传感器的使用和散热控制策略。5、（本题5分）什么是嵌入式系统的用户体验测试？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GPIO输入输出控制程序，模拟交通信号灯。2、（本题5分）编写代码，实现嵌入式系统的湿度波动传感器驱动程序。3、（本题5分）设计一个程序，在嵌入式系统中使用压力传感器测量压力值。4、（本题5分）设计一个程序，在嵌入式系统中使用无线射频模块进行短距离通信。5、（本题5分）创建一个任务，通过嵌入式操作系统控制一个二氧化碳传感器检测二氧化碳浓度。四、分析题（本大题共3