實時操作系統設計與分析考核試卷字

考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在評估學生對實時操作系統設計與分析的理解和應用能力，考察其對實時操作系統基本原理、設計方法、性能評價等方面的掌握程度。

一、單項選擇題（本題共30小題，每小題0.5分，共15分，在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的）

1.實時操作系統（RTOS）中最基本的時間約束是（）。

A.最短任務執行時間

B.任務截止時間

C.任務執行時間

D.系統響應時間

2.在實時系統中，任務優先級反轉問題可以通過（）來避免。

A.非搶占調度

B.搶占調度

C.優先級繼承

D.優先級天花板協議

3.實時操作系統中，任務的（）決定了任務的執行順序。

A.優先級

B.資源需求

C.任務類型

D.任務狀態

4.實時操作系統中，任務的（）是任務完成的最遲時間。

A.截止時間

B.期望時間

C.估計時間

D.實際時間

5.實時操作系統的調度算法中，（）算法可以保證任務按固定優先級順序執行。

A.先來先服務

B.最高優先級

C.最短剩余時間

D.最長作業優先

6.實時系統中，調度策略的目的是（）。

A.最小化系統響應時間

B.最小化調度延遲

C.確保任務按時完成

D.提高系統吞吐量

7.實時操作系統中，調度算法的性能指標不包括（）。

A.響應時間

B.延遲

C.周轉時間

D.吞吐量

8.實時操作系統中，搶占調度策略的缺點是（）。

A.系統響應時間長

B.系統調度開銷大

C.任務切換頻繁

D.任務優先級難以管理

9.在實時系統中，以下哪個不是實時任務的類型？（）

A.批處理任務

B.實時任務

C.實時控制任務

D.實時交互任務

10.實時操作系統中，調度器的主要功能是（）。

A.管理系統資源

B.確保任務按時完成

C.管理中斷

D.管理設備

11.實時系統中，任務的（）是指任務執行所需的資源。

A.資源需求

B.優先級

C.截止時間

D.執行時間

12.實時操作系統中，以下哪個不是調度算法的性能指標？（）

A.響應時間

B.延遲

C.周轉時間

D.吞吐量

13.實時操作系統中，調度策略的設計目標是（）。

A.最小化系統響應時間

B.最小化調度延遲

C.確保任務按時完成

D.提高系統吞吐量

14.實時系統中，搶占調度策略的優點是（）。

A.系統響應時間短

B.系統調度開銷小

C.任務切換頻繁

D.任務優先級難以管理

15.實時操作系統中，任務的（）是指任務完成的最遲時間。

A.截止時間

B.期望時間

C.估計時間

D.實際時間

16.實時系統中，任務的（）是指任務執行所需的資源。

A.資源需求

B.優先級

C.截止時間

D.執行時間

17.實時操作系統中，調度算法的性能指標不包括（）。

A.響應時間

B.延遲

C.周轉時間

D.吞吐量

18.實時系統中，以下哪個不是調度算法的性能指標？（）

A.響應時間

B.延遲

C.周轉時間

D.吞吐量

19.實時操作系統中，調度策略的設計目標是（）。

A.最小化系統響應時間

B.最小化調度延遲

C.確保任務按時完成

D.提高系統吞吐量

20.實時系統中，搶占調度策略的優點是（）。

A.系統響應時間短

B.系統調度開銷小

C.任務切換頻繁

D.任務優先級難以管理

21.實時操作系統中，任務的（）是指任務完成的最遲時間。

A.截止時間

B.期望時間

C.估計時間

D.實際時間

22.實時系統中，任務的（）是指任務執行所需的資源。

A.資源需求

B.優先級

C.截止時間

D.執行時間

23.實時操作系統中，調度算法的性能指標不包括（）。

A.響應時間

B.延遲

C.周轉時間

D.吞吐量

24.實時系統中，以下哪個不是調度算法的性能指標？（）

A.響應時間

B.延遲

C.周轉時間

D.吞吐量

25.實時操作系統中，調度策略的設計目標是（）。

A.最小化系統響應時間

B.最小化調度延遲

C.確保任務按時完成

D.提高系統吞吐量

26.實時系統中，搶占調度策略的優點是（）。

A.系統響應時間短

B.系統調度開銷小

C.任務切換頻繁

D.任務優先級難以管理

27.實時操作系統中，任務的（）是指任務完成的最遲時間。

A.截止時間

B.期望時間

C.估計時間

D.實際時間

28.實時系統中，任務的（）是指任務執行所需的資源。

A.資源需求

B.優先級

C.截止時間

D.執行時間

29.實時操作系統中，調度算法的性能指標不包括（）。

A.響應時間

B.延遲

C.周轉時間

D.吞吐量

30.實時系統中，以下哪個不是調度算法的性能指標？（）

A.響應時間

B.延遲

C.周轉時間

D.吞吐量

二、多選題（本題共20小題，每小題1分，共20分，在每小題給出的選項中，至少有一項是符合題目要求的）

1.實時操作系統的特點包括（）。

A.確定性

B.響應性

C.可靠性

D.可擴展性

2.實時任務通常分為（）。

A.實時計算任務

B.實時控制任務

C.實時交互任務

D.批處理任務

3.實時操作系統中，以下哪些是搶占調度策略的特點？（）

A.可以在任何時間點中斷當前任務

B.可以保證高優先級任務立即執行

C.任務切換開銷大

D.系統響應時間短

4.實時任務調度算法中，以下哪些算法可以保證任務的實時性？（）

A.最短任務優先（SJF）

B.最高優先級調度

C.最短剩余時間調度

D.先來先服務調度

5.實時操作系統的性能評價指標包括（）。

A.響應時間

B.延遲

C.周轉時間

D.吞吐量

6.實時系統中，任務調度策略的設計需要考慮的因素有（）。

A.任務優先級

B.任務截止時間

C.任務執行時間

D.系統資源

7.實時操作系統中，以下哪些是實時任務調度策略？（）

A.非搶占調度

B.搶占調度

C.優先級繼承

D.優先級天花板協議

8.實時系統中，任務的（）決定了任務的執行順序。

A.優先級

B.資源需求

C.任務類型

D.任務狀態

9.實時操作系統中，調度算法的性能指標不包括（）。

A.響應時間

B.延遲

C.周轉時間

D.吞吐量

10.實時系統中，以下哪些是調度算法的性能指標？（）

A.響應時間

B.延遲

C.周轉時間

D.吞吐量

11.實時操作系統中，以下哪些是實時任務調度策略？（）

A.非搶占調度

B.搶占調度

C.優先級繼承

D.優先級天花板協議

12.實時系統中，任務的（）是指任務完成的最遲時間。

A.截止時間

B.期望時間

C.估計時間

D.實際時間

13.實時操作系統中，以下哪些是實時任務調度策略？（）

A.非搶占調度

B.搶占調度

C.優先級繼承

D.優先級天花板協議

14.實時系統中，以下哪些是實時任務調度策略？（）

A.非搶占調度

B.搶占調度

C.優先級繼承

D.優先級天花板協議

15.實時操作系統中，以下哪些是實時任務調度策略？（）

A.非搶占調度

B.搶占調度

C.優先級繼承

D.優先級天花板協議

16.實時系統中，以下哪些是實時任務調度策略？（）

A.非搶占調度

B.搶占調度

C.優先級繼承

D.優先級天花板協議

17.實時操作系統中，以下哪些是實時任務調度策略？（）

A.非搶占調度

B.搶占調度

C.優先級繼承

D.優先級天花板協議

18.實時系統中，以下哪些是實時任務調度策略？（）

A.非搶占調度

B.搶占調度

C.優先級繼承

D.優先級天花板協議

19.實時操作系統中，以下哪些是實時任務調度策略？（）

A.非搶占調度

B.搶占調度

C.優先級繼承

D.優先級天花板協議

20.實時系統中，以下哪些是實時任務調度策略？（）

A.非搶占調度

B.搶占調度

C.優先級繼承

D.優先級天花板協議

三、填空題（本題共25小題，每小題1分，共25分，請將正確答案填到題目空白處）

1.實時操作系統（RTOS）是一種專門為_______而設計的操作系統。

2.實時操作系統的關鍵特性包括_______和_______。

3.實時任務根據_______可以分為硬實時任務和軟實時任務。

4.實時任務調度策略中的_______調度可以保證任務按固定優先級順序執行。

5.實時操作系統中，任務優先級的設置通常采用_______和_______兩種方式。

6.實時操作系統中，任務的_______是指任務執行所需的資源。

7.實時操作系統中，任務的_______是指任務完成的最遲時間。

8.實時操作系統中，搶占調度策略的優點是能夠保證_______。

9.實時操作系統中，非搶占調度策略的優點是_______。

10.實時操作系統中，調度算法的性能指標包括_______、_______和_______。

11.實時操作系統中，最短任務優先（SJF）調度算法假設所有任務_______。

12.實時操作系統中，優先級繼承協議（PIC）是一種_______技術。

13.實時操作系統中，優先級天花板協議（PDP）是一種_______技術。

14.實時操作系統中，任務的_______是指任務執行的最短時間。

15.實時操作系統中，任務的_______是指任務開始執行前的等待時間。

16.實時操作系統中，任務的_______是指任務完成的最長可能時間。

17.實時操作系統中，任務的_______是指任務執行期間的最大資源需求。

18.實時操作系統中，任務的_______是指任務完成的時間與截止時間之差。

19.實時操作系統中，任務的_______是指任務在系統中等待的最長時間。

20.實時操作系統中，任務的_______是指任務執行所需的最短時間。

21.實時操作系統中，任務的_______是指任務執行所需的最長時間。

22.實時操作系統中，任務的_______是指任務執行所需的平均時間。

23.實時操作系統中，任務的_______是指任務執行所需的時間總和。

24.實時操作系統中，任務的_______是指任務執行所需的時間平均值。

25.實時操作系統中，任務的_______是指任務執行所需的時間方差。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請在答題括號中畫√，錯誤的畫×）

1.實時操作系統與傳統操作系統的最大區別在于對時間的要求。（）

2.實時任務可以沒有截止時間，只要能盡快執行即可。（）

3.實時操作系統中，任務優先級越高，其執行時間越短。（）

4.實時操作系統中，搶占調度策略會導致任務切換頻繁，從而增加系統開銷。（）

5.非搶占調度策略中，一旦任務開始執行，它將一直執行到完成，不會被打斷。（）

6.實時操作系統中，任務的執行時間總是小于或等于其截止時間。（）

7.實時任務調度算法中，最短任務優先（SJF）調度算法總是選擇執行時間最短的任務。（）

8.實時操作系統中，任務的優先級繼承協議（PIC）可以避免優先級反轉問題。（）

9.實時操作系統中，任務的優先級天花板協議（PDP）可以確保高優先級任務不會餓死。（）

10.實時操作系統中，任務的響應時間是指任務從開始到完成所需的總時間。（）

11.實時操作系統中，任務的延遲是指任務從提交到開始執行所需的時間。（）

12.實時操作系統中，任務的周轉時間是指任務完成所需的總時間。（）

13.實時操作系統中，任務的吞吐量是指單位時間內系統能處理的任務數量。（）

14.實時操作系統中，任務的執行時間是指任務實際運行的時間。（）

15.實時操作系統中，任務的資源需求是指任務執行過程中所需的資源數量。（）

16.實時操作系統中，任務的截止時間是指任務必須完成的時間點。（）

17.實時操作系統中，任務的優先級越高，其響應時間越短。（）

18.實時操作系統中，任務的優先級越低，其響應時間越長。（）

19.實時操作系統中，任務的優先級繼承協議（PIC）會導致任務優先級升高。（）

20.實時操作系統中，任務的優先級天花板協議（PDP）會導致任務優先級降低。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請簡述實時操作系統設計與分析的主要任務和挑戰，并說明為什么實時操作系統在工業控制和嵌入式系統等領域具有重要意義。

2.論述實時操作系統中搶占調度策略和非搶占調度策略的優缺點，并分析在實際應用中如何選擇合適的調度策略。

3.設計一個簡單的實時操作系統任務調度算法，并說明其原理和可能存在的問題。

4.分析實時操作系統性能評價指標（如響應時間、延遲、周轉時間等）之間的關系，并討論如何通過優化這些指標來提高實時系統的性能。

六、案例題（本題共2小題，每題5分，共10分）

1.案例一：設計一個實時操作系統中的任務調度器，該系統需要處理以下三個任務：

-任務A：優先級為3，周期為10ms，執行時間為5ms。

-任務B：優先級為2，周期為20ms，執行時間為8ms。

-任務C：優先級為1，周期為30ms，執行時間為10ms。

設計一個調度算法，并分析該算法在滿足實時性要求下的調度結果。

2.案例二：某實時系統中有兩個任務，任務A和任務B，它們具有以下特性：

-任務A：優先級為5，截止時間為T1，執行時間為10ms。

-任務B：優先級為4，截止時間為T2，執行時間為15ms。

假設T1<T2，系統采用搶占式調度策略。請分析在以下情況下，任務能否按時完成：

-系統空閑時，任務A和任務B同時到達。

-系統忙碌時，任務A在任務B之前到達，但任務B的執行時間較長。

-系統忙碌時，任務A在任務B之后到達，但任務B的執行時間較短。

標準答案

一、單項選擇題

1.B

2.C

3.A

4.A

5.B

6.C

7.D

8.B

9.A

10.B

11.A

12.C

13.A

14.A

15.A

16.A

17.B

18.D

19.A

20.B

21.A

22.A

23.D

24.D

25.D

26.A

27.A

28.A

29.D

30.D

二、多選題

1.ABCD

2.ABC

3.ABC

4.ABC

5.ABCD

6.ABCD

7.ABCD

8.ABD

9.ABCD

10.ABCD

11.ABCD

12.ABC

13.ABC

14.ABCD

15.ABCD

16.ABCD

17.ABCD

18.ABCD

19.ABCD

20.ABCD

三、填空題

1.實時控制

2.確定性，響應性

3.截止時間

4.最高優先級

5.預定義，動態調整

6.資源需求

7.截止時間

8.高優先級任務立即執行

9.任務切換開銷小

10.響應時間，延遲，周轉時間

11.相同