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《嵌入式系統設計實驗》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個小題，每小題1分，共20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、在一個嵌入式操作系統中，電源管理模塊需要根據系統的工作狀態動態調整電源策略。假設系統在不同的工作模式下，如全速運行、待機和休眠，對電源的需求差異很大。以下哪種電源管理策略能夠在滿足性能需求的同時最大程度地降低功耗？（）A.固定電源供應，不進行動態調整B.根據系統負載實時調整處理器電壓和頻率C.僅在待機和休眠模式下降低電源供應D.始終保持最高電源供應以保證性能2、在嵌入式系統的網絡應用中，網絡協議棧的選擇很重要。假設一個遠程監控的嵌入式設備需要通過網絡傳輸數據。以下關于網絡協議棧的考慮，哪一項是不正確的？（）A.選擇輕量級的網絡協議棧，以減少系統資源的占用B.考慮協議棧的安全性，如支持加密傳輸C.網絡協議棧的性能主要取決于其支持的最高網絡速度D.協議棧的可擴展性，以便適應未來可能的功能升級3、嵌入式操作系統中的定時器是常用的功能模塊。假設一個嵌入式系統需要實現精確的定時功能。以下關于定時器的描述，正確的是：（）A.可以通過軟件定時器實現較精確的定時，但會占用較多的CPU資源B.硬件定時器具有更高的精度和可靠性，不受CPU負載影響C.可以通過調整定時器的時鐘源和分頻系數來設置定時時間D.以上描述都是關于嵌入式操作系統中定時器的正確特點4、在嵌入式系統的電源管理中，動態電源管理（DPM）技術可以有效地降低系統功耗。假設一個嵌入式設備在不同的工作模式下有不同的功耗需求，以下關于動態電源管理的描述，哪一項是不正確的？（）A.根據系統的負載情況動態調整處理器的工作頻率和電壓B.關閉暫時不使用的硬件設備，以降低功耗C.動態電源管理可以完全消除系統的功耗，實現零功耗運行D.需要在功耗降低和系統性能之間進行平衡5、在嵌入式系統的存儲管理中，閃存（FlashMemory）是一種常用的存儲介質。假設一個嵌入式設備使用閃存來存儲系統數據和應用程序，以下關于閃存的特點和使用注意事項，哪一項是不正確的？（）A.閃存具有非易失性，掉電后數據不會丟失B.閃存的寫入操作通常比讀取操作慢C.閃存可以無限次地擦寫，不會出現磨損D.在對閃存進行寫入操作之前，通常需要先進行擦除操作6、在嵌入式系統的安全機制方面，需要防止未經授權的訪問和數據泄露。假設一個涉及敏感信息的嵌入式設備。以下關于安全機制的描述，正確的是：（）A.不采取任何安全措施，依賴設備的物理保護B.實施身份認證、加密和訪問控制等安全策略C.安全機制會增加系統開銷，影響性能，應盡量減少使用D.嵌入式系統不存在安全風險，無需關注7、在嵌入式操作系統中，實時性是一個關鍵特性。假設一個嵌入式系統用于控制工業生產線上的機器人，對操作的響應時間有嚴格要求。以下關于實時性保證的描述，正確的是：（）A.任何嵌入式操作系統都能滿足該系統的實時性要求，無需特殊考慮B.只要提高處理器的主頻，就能確保系統的實時響應C.選擇專門為實時應用設計的嵌入式操作系統，并合理配置任務優先級和調度策略，以滿足實時性需求D.實時性只與硬件相關，與操作系統的選擇和配置無關8、在嵌入式操作系統中，內核的實時性擴展是提高系統響應能力的重要手段。假設一個嵌入式系統需要處理對時間要求極為嚴格的任務，如工業控制中的實時閉環控制。以下哪種實時性擴展技術能夠更好地滿足這種硬實時需求？（）A.在內核中增加搶占點，提高任務切換的及時性B.采用微內核架構，減小內核的體積和復雜性C.優化內核的調度算法，提高任務調度的效率D.不進行實時性擴展，依靠默認的內核配置9、在嵌入式系統的網絡安全方面，加密算法起著重要的作用。假設一個嵌入式設備需要在網絡通信中保護數據的機密性和完整性，以下關于加密算法的描述，哪一項是不正確的？（）A.AES是一種常用的對稱加密算法，加密和解密使用相同的密鑰B.RSA是一種非對稱加密算法，適用于數字簽名和密鑰交換C.加密算法的強度越高，加密和解密的速度就越慢D.嵌入式系統中只能使用對稱加密算法，不能使用非對稱加密算法10、在嵌入式系統中，設備的驅動程序需要與硬件緊密配合。假設一個新的硬件設備需要集成到嵌入式系統中，以下關于驅動開發的步驟，正確的是：（）A.了解硬件的規格和接口，編寫驅動代碼，進行測試和調試B.直接使用現有的類似設備驅動程序，無需進行修改C.先進行系統的整體升級，然后再開發新設備的驅動D.忽略硬件特性，只關注驅動程序的功能實現11、嵌入式操作系統的內核裁剪是為了適應特定的應用需求。假設一個簡單的溫度監測嵌入式系統，不需要復雜的功能。以下關于內核裁剪的描述，哪一項是不正確的？（）A.只保留與溫度監測相關的功能模塊，去除不必要的組件B.內核裁剪可能會影響系統的穩定性和可擴展性C.可以隨意裁剪內核，不會對系統性能產生負面影響D.裁剪后的內核需要進行充分的測試，確保其正常運行12、嵌入式操作系統的文件系統掛載和卸載需要謹慎處理。假設一個嵌入式設備在運行過程中需要動態掛載和卸載文件系統。以下關于這一操作的描述，正確的是：（）A.可以隨意進行文件系統的掛載和卸載，不會影響系統穩定性B.在掛載和卸載時，需要處理好文件系統的一致性和數據完整性C.文件系統的掛載和卸載對系統性能沒有影響，無需特別關注D.嵌入式系統不支持動態文件系統掛載和卸載13、嵌入式操作系統的啟動過程包括硬件初始化、內核加載和系統配置等步驟。假設一個嵌入式設備在啟動時需要加載多個模塊和配置文件。以下關于啟動過程的描述，哪一項是不正確的？（）A.硬件初始化包括設置時鐘、初始化內存控制器和其他外設B.內核可以從只讀存儲器（ROM）、閃存或網絡等位置加載C.系統配置可以通過讀取配置文件或使用默認設置來完成D.嵌入式操作系統的啟動過程是固定不變的，不能根據具體需求進行定制和優化14、在嵌入式操作系統中，設備驅動程序起著重要的作用。假設要為一個新型的傳感器開發設備驅動程序，該傳感器具有獨特的接口和通信協議。為了確保驅動程序的高效性、穩定性和可移植性，以下哪種開發方法和技術是最為關鍵的？（）A.直接在操作系統內核中編寫驅動代碼B.使用操作系統提供的驅動框架和接口C.參考類似傳感器的驅動程序進行修改D.自行設計全新的驅動架構15、嵌入式操作系統需要與各種硬件設備進行交互。假設一個嵌入式系統需要連接不同廠家生產的傳感器和執行器。以下關于硬件接口的描述，哪一項是不正確的？（）A.標準化的接口如SPI、I2C等可以提高硬件的兼容性和可擴展性B.不同廠家的設備可能需要不同的驅動程序和配置方法C.硬件接口的速度和帶寬不會影響系統的整體性能D.在設計系統時，應充分考慮硬件接口的電氣特性和信號完整性16、在一個嵌入式工業監測系統中，如化工廠的環境監測系統，需要對多種環境參數進行實時監測和預警。為了提高系統的可靠性和穩定性，以下哪種容錯和故障診斷技術可能會被應用？（）A.傳感器冗余B.自診斷算法C.故障預警機制D.以上都是17、在嵌入式系統的軟件開發中，交叉編譯是一個重要的環節。假設需要為一個特定的嵌入式處理器開發應用程序，以下關于交叉編譯的描述，哪一項是不正確的？（）A.交叉編譯是在一種體系結構的計算機上編譯生成另一種體系結構的可執行代碼B.交叉編譯需要特定的交叉編譯工具鏈，包括編譯器、鏈接器等C.交叉編譯生成的代碼可以直接在開發主機上運行和調試D.交叉編譯的過程需要考慮目標嵌入式系統的硬件特性和資源限制18、當一個嵌入式操作系統需要支持實時多媒體處理，例如在移動設備上進行高清視頻播放和錄制，對系統的處理能力和實時性有很高的要求。以下哪種硬件架構和技術的組合能夠更好地滿足這種需求？（）A.單核處理器搭配高速緩存B.多核處理器并采用并行處理技術C.專用的多媒體處理芯片D.降低系統時鐘頻率以減少功耗19、在嵌入式操作系統中，文件系統的選擇需要考慮設備的存儲特性和應用需求。假設一個嵌入式設備使用閃存作為存儲介質，需要一個可靠且高效的文件系統。以下哪種文件系統可能是合適的選擇？（）A.FAT文件系統，廣泛兼容但不適合閃存的頻繁寫入B.NTFS文件系統，功能強大但對資源要求較高C.EXT文件系統，常用于Linux系統但對嵌入式設備不太優化D.JFFS2文件系統，專門為閃存設計，具有較好的磨損均衡和掉電保護20、在一個基于嵌入式操作系統的智能交通系統中，如電子收費系統，需要保證數據的安全性和完整性。以下哪種加密和認證技術可能會被應用？（）A.對稱加密B.非對稱加密C.數字簽名D.以上都是二、簡答題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何通過壓力測試評估嵌入式系統的穩定性。2、（本題5分）簡述資源仲裁和共享機制的實現。3、（本題5分）解釋任務響應時間、上下文切換時間和中斷延遲的測量方法。4、（本題5分）解釋在嵌入式系統中如何進行資源受限情況下的系統設計。5、（本題5分）簡述多媒體測試的內容和指標。三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）設計一個基于嵌入式操作系統的任務調度策略比較程序。2、（本題5分）編寫代碼，實現嵌入式系統的心率變化率傳感器驅動程序。3、（本題5分）設計一個基于嵌入式操作系統的任務調度公平性測試程序。4、（本題5分）實現一個嵌入式程序，使用觸摸屏進行輸入操作。5、（本題5分）創建一個任務，通過嵌入式操作系統控制一個氨氣傳感器檢測氨氣濃度。四、分析題（本大題共3個小題，共30分)1、（本題10分）分