济南幼儿师范高等专科学校《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院(系)_______班级_______学号_______姓名_______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、在嵌入式系统中，设备驱动程序负责与硬件设备进行通信。假设一个嵌入式设备需要与多种外部设备交互，如传感器、显示器等。以下关于设备驱动程序的描述，哪一项是不准确的？（）A.设备驱动程序需要提供与硬件设备通信的接口，将硬件操作抽象为软件可调用的函数B.设备驱动程序可以分为字符设备驱动、块设备驱动和网络设备驱动等不同类型C.为了提高系统的可移植性，设备驱动程序应该与具体的硬件平台紧密耦合，以充分发挥硬件性能D.好的设备驱动程序应该具备错误处理和资源管理的能力，以保证系统的稳定性和可靠性2、嵌入式操作系统常常需要在低功耗的情况下保持系统的运行。假设一个基于电池供电的嵌入式设备，在系统空闲时需要降低功耗以延长电池寿命。以下哪种技术可以有效地实现这一目标？（）A.动态电压频率调整B.关闭部分不必要的硬件设备C.进入睡眠模式D.以上都是3、在一个嵌入式工业监测系统中，如化工厂的环境监测系统，需要对多种环境参数进行实时监测和预警。为了提高系统的可靠性和稳定性，以下哪种容错和故障诊断技术可能会被应用？（）A.传感器冗余B.自诊断算法C.故障预警机制D.以上都是4、嵌入式操作系统与外部设备的通信接口通常采用串行通信或并行通信。假设一个工业控制设备的嵌入式系统需要与多个传感器进行高速通信。以下关于通信接口选择的描述，哪一项是不正确的？（）A.串行通信速度慢，但线路简单，适合远距离传输B.并行通信速度快，但线路复杂，适合短距离传输C.只考虑通信速度，选择最快的通信接口，不考虑其他因素D.根据实际需求综合考虑通信速度、距离、成本等因素选择合适的通信接口5、嵌入式系统中的设备驱动程序负责与硬件设备进行交互。假设需要为一个新的传感器开发设备驱动程序，以下关于设备驱动程序开发的步骤，哪一项是不正确的？（）A.了解传感器的硬件接口和通信协议B.编写初始化代码、数据读写代码和中断处理代码C.将设备驱动程序编译为独立的可执行文件，在系统运行时动态加载D.设备驱动程序不需要考虑操作系统的内存管理和任务调度机制6、在嵌入式系统中，实时操作系统的上下文切换时间对系统性能有影响。假设一个嵌入式系统需要频繁进行任务切换。以下关于减少上下文切换时间的方法，正确的是：（）A.优化任务的保存和恢复操作，减少数据的保存和恢复量B.增加任务的执行时间，减少任务切换的频率C.简化任务的上下文信息，只保存关键的状态数据D.以上方法都可以有效地减少实时操作系统的上下文切换时间7、在嵌入式操作系统中，系统的可移植性是一个重要的考虑因素。假设一个嵌入式系统需要从一种硬件平台移植到另一种具有不同架构和特性的平台。以下哪种方法能够最大程度地减少移植的工作量和风险？（）A.使用与硬件平台紧密耦合的代码B.采用跨平台的开发框架和库C.针对每个平台重新编写全部代码D.忽略可移植性，只在原平台上运行8、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9、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10、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11、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12、嵌入式系统中的中断向量表用于存储中断处理程序的入口地址。假设一个嵌入式系统中有多个中断源，以下关于中断向量表的描述，哪一项是不准确的？（）A.中断向量表通常位于固定的内存地址B.当中断发生时，处理器根据中断号查找中断向量表获取相应的中断处理程序入口地址C.中断向量表的内容可以在系统运行时动态修改D.中断向量表的大小取决于系统支持的中断源数量13、在嵌入式操作系统的任务调度中，优先级调度是一种常见的策略。考虑一个包含多个实时任务和非实时任务的嵌入式系统，实时任务具有较高的优先级。如果一个非实时任务正在执行，此时一个高优先级的实时任务就绪，会发生什么情况？（）A.立即切换到实时任务执行B.等待非实时任务完成后再切换C.按照一定的时间片轮转切换D.由用户决定是否切换14、嵌入式操作系统在与网络连接时，需要考虑网络的稳定性和可靠性。假设一个远程监控设备的嵌入式系统，通过无线网络进行数据传输。以下关于网络连接的描述，哪一项是不正确的？（）A.选择稳定的无线网络协议，如Wi-Fi或蓝牙B.可以不考虑网络信号的强度和干扰，只要能连接就行C.对网络数据进行校验和纠错，确保数据的准确性D.建立网络连接的重试机制，以应对暂时的网络故障15、嵌入式操作系统的任务通信方式多种多样。假设一个嵌入式系统中有多个任务需要频繁交换数据。以下关于任务通信方式选择的描述，正确的是：（）A.使用全局变量进行任务间通信，简单直接B.采用消息队列、管道等机制，实现任务间的异步通信C.任务通信方式对系统性能和可靠性没有影响，随意选择D.避免使用任何任务通信方式，减少系统复杂性16、在嵌入式系统的存储管理中，虚拟内存机制的应用需要谨慎考虑。假设一个嵌入式设备的内存资源有限。以下关于虚拟内存在嵌入式系统中的应用，哪一项是不正确的？（）A.虚拟内存可以使嵌入式系统运行大于物理内存的程序，但会增加系统的复杂性B.对于实时性要求高的嵌入式系统，使用虚拟内存可能导致不可预测的响应时间C.如果嵌入式设备的存储介质读写速度快，可以广泛使用虚拟内存来扩展内存空间D.在资源受限的嵌入式系统中，通常优先考虑优化物理内存的使用，而不是依赖虚拟内存17、在嵌入式系统开发中，电源管理的策略需要根据系统的工作模式进行调整。假设一个嵌入式设备有正常工作模式和低功耗模式。以下关于电源管理模式切换的描述，正确的是：（）A.根据系统的负载和任务需求，自动在不同模式之间切换B.由用户手动选择电源管理模式，以适应不同的使用场景C.系统始终保持在正常工作模式，以保证性能不受影响D.低功耗模式只在电池电量低于一定阈值时启用18、嵌入式操作系统的存储保护机制用于防止任务访问非法的内存区域。假设一个多任务嵌入式系统。以下关于存储保护的描述，哪一项是不正确的？（）A.存储保护可以通过内存分页或分段机制来实现B.当任务试图访问非法内存时，操作系统会产生异常并进行处理C.存储保护机制会增加系统的开销，但可以提高系统的稳定性和安全性D.为了提高系统性能，在一些简单的嵌入式系统中可以不启用存储保护机制19、在嵌入式操作系统中，实时性的保证不仅取决于软件，还与硬件密切相关。假设一个嵌入式系统需要处理高速的外部事件，对响应时间的要求在微秒级别。为了满足这种苛刻的实时性要求，以下哪种硬件和软件的配合方式最为关键？（）A.高性能的CPU和简单的操作系统B.专用的实时硬件和定制的操作系统C.通用的硬件平台和复杂的操作系统D.低功耗的硬件和开源的操作系统20、嵌入式操作系统在工业控制领域有广泛的应用。假设一个工业控制系统需要高精度的控制和实时响应。以下关于工业控制应用的描述，哪一项是不正确的？（）A.可以采用PID控制算法实现对生产过程的精确控制B.实时操作系统能够保证控制任务的按时执行，提高系统的稳定性C.工业控制系统不需要考虑网络通信和远程监控功能D.系统的可靠性和容错性对于工业生产的连续性至关重要二、简答题（本大题共3个小题，共15分)1、（本题5分）解释如何确保嵌入式系统中传感器数据的准确性。2、（本题5分）简述互斥锁、条件变量和事件的使用方法。3、（本题5分）什么是嵌入式系统的功耗分析工具？三、编程题（本大题共5个小题，共25分)1、（本题5分）设计一个基于嵌入式操作系统的线程本地存储程序。2、（本题5分）创建一个任务，通过嵌入式操作系统控制一个氮氧化物传感器检测氮氧化物浓度。3、（本题5分）设计一个基于嵌入式操作系统的任务死锁检测和处理程序。4、（本题5分）在嵌入式操作系统中，实现一个Zigbee