嵌入式系統中實時性考量試題及答案姓名：____________________

一、單項選擇題（每題2分，共10題）

1.在嵌入式系統中，實時性指的是系統能夠在______時間內響應外部事件并完成任務。

A.任意時間

B.有限時間

C.無限時間

D.無法確定

2.實時操作系統中，根據實時任務的調度策略，可以將實時任務分為______。

A.實時和分時任務

B.硬實時任務和軟實時任務

C.優先級任務和實時任務

D.可搶占任務和非搶占任務

3.在嵌入式系統設計中，通常采用______方式來保證任務的實時性。

A.時間片輪轉調度

B.優先級搶占調度

C.先到先服務調度

D.固定優先級調度

4.實時系統中的調度算法需要滿足______條件。

A.可預測性

B.可搶占性

C.可實現性

D.以上都是

5.以下哪個不屬于實時系統中的調度策略？

A.最短作業優先

B.最短剩余時間優先

C.最短響應時間優先

D.最短處理時間優先

6.在實時操作系統中，任務切換的優先級是______。

A.硬件決定的

B.軟件決定的

C.硬件和軟件共同決定的

D.無法確定

7.以下哪個是實時任務調度中的“饑餓”問題？

A.任務調度過于頻繁

B.優先級反轉

C.任務響應時間過長

D.任務切換時間過長

8.實時系統中，以下哪種情況可能導致系統死鎖？

A.優先級反轉

B.優先級不足

C.任務調度策略不當

D.以上都是

9.在嵌入式系統中，為了保證任務的實時性，通常會采用______方式進行資源管理。

A.動態資源分配

B.靜態資源分配

C.動態和靜態資源分配

D.無法確定

10.以下哪個不是實時操作系統中任務調度算法需要考慮的因素？

A.任務執行時間

B.任務優先級

C.任務響應時間

D.任務完成時間

二、多項選擇題（每題2分，共5題）

1.實時系統中的任務調度算法需要滿足以下哪些條件？（）

A.可預測性

B.可搶占性

C.可實現性

D.可擴展性

2.實時系統中，以下哪些情況可能導致系統響應時間過長？（）

A.任務調度過于頻繁

B.優先級反轉

C.任務切換時間過長

D.任務執行時間過長

3.以下哪些是實時操作系統中任務調度算法需要考慮的因素？（）

A.任務執行時間

B.任務優先級

C.任務響應時間

D.任務完成時間

4.實時系統中，以下哪些調度策略可以解決“饑餓”問題？（）

A.優先級反轉

B.優先級不足

C.動態資源分配

D.最短剩余時間優先

5.在嵌入式系統中，為了保證任務的實時性，通常會采用以下哪些方式進行資源管理？（）

A.動態資源分配

B.靜態資源分配

C.動態和靜態資源分配

D.資源池管理

三、簡答題（每題5分，共10分）

1.簡述實時操作系統中任務調度的基本概念。

2.請簡述實時任務調度中的“饑餓”問題，并給出解決方法。

四、編程題（10分）

請編寫一個嵌入式系統中的實時任務調度程序，實現以下功能：

1.定義兩個實時任務，分別為任務A和任務B，任務A的優先級高于任務B。

2.任務A和任務B分別具有不同的執行時間，任務A執行時間為5ms，任務B執行時間為10ms。

3.使用優先級搶占調度策略，實現任務A和任務B的實時調度。

二、多項選擇題（每題3分，共10題）

1.實時嵌入式系統中，影響系統實時性的因素包括以下哪些？（）

A.處理器性能

B.存儲器訪問速度

C.硬件中斷響應時間

D.系統負載

E.操作系統調度策略

2.以下哪些是實時嵌入式系統設計中常用的實時操作系統？（）

A.VxWorks

B.RT-Thread

C.FreeRTOS

D.Linux

E.Windows

3.實時嵌入式系統中的中斷處理通常需要滿足哪些要求？（）

A.快速響應

B.精確的時間控制

C.高優先級處理

D.可靠性

E.可重入性

4.在實時嵌入式系統中，以下哪些是常見的實時任務調度策略？（）

A.最短作業優先（SJF）

B.優先級搶占調度

C.固定優先級調度

D.時間片輪轉調度

E.先到先服務（FCFS）

5.實時嵌入式系統中的任務調度算法需要考慮以下哪些因素？（）

A.任務執行時間

B.任務優先級

C.任務響應時間

D.任務切換時間

E.系統資源

6.以下哪些是實時嵌入式系統中常見的實時系統性能指標？（）

A.響應時間

B.周期性

C.可靠性

D.可預測性

E.適應性

7.實時嵌入式系統中的資源分配策略包括以下哪些？（）

A.動態資源分配

B.靜態資源分配

C.分時資源分配

D.分配優先級

E.分配帶寬

8.以下哪些是實時嵌入式系統中常見的實時系統設計原則？（）

A.明確任務需求

B.優化任務調度

C.最小化中斷延遲

D.確保系統穩定性

E.提高系統可維護性

9.實時嵌入式系統中的實時任務調度算法需要考慮以下哪些問題？（）

A.任務優先級管理

B.任務切換開銷

C.任務調度公平性

D.任務調度實時性

E.任務調度可預測性

10.以下哪些是實時嵌入式系統中常見的實時系統測試方法？（）

A.壓力測試

B.性能測試

C.可靠性測試

D.實時性測試

E.安全性測試

三、判斷題（每題2分，共10題）

1.實時嵌入式系統中，任務執行時間越短，系統的實時性越好。（）

2.優先級反轉是實時系統中常見的調度問題，可以通過增加任務優先級來解決。（）

3.在實時嵌入式系統中，中斷服務程序（ISR）的執行時間應該盡可能短，以減少對系統實時性的影響。（）

4.實時嵌入式系統中的資源分配策略，靜態資源分配比動態資源分配更可靠。（）

5.實時嵌入式系統中的任務調度算法，優先級搶占調度比固定優先級調度更靈活。（）

6.實時嵌入式系統中，任務響應時間是指從任務開始執行到完成所需的時間。（）

7.在實時嵌入式系統中，實時任務調度算法的主要目標是確保任務按照預定的時間完成。（）

8.實時嵌入式系統中的實時性能指標，周期性指的是系統任務執行的最小時間間隔。（）

9.實時嵌入式系統中的實時性測試，主要是通過模擬任務執行來驗證系統的實時性能。（）

10.實時嵌入式系統中的操作系統，其內核設計需要優先考慮實時任務的調度和響應。（）

四、簡答題（每題5分，共6題）

1.簡述實時嵌入式系統中任務調度的基本概念，并說明其重要性。

2.解釋什么是優先級反轉，并說明為什么它是一個重要的實時系統設計問題。

3.在實時嵌入式系統中，什么是“饑餓”問題？請列舉至少兩種可能導致“饑餓”的原因。

4.實時嵌入式系統中，什么是任務切換開銷？它對系統實時性有何影響？

5.簡述實時嵌入式系統中常用的資源分配策略，并比較靜態資源分配和動態資源分配的優缺點。

6.解釋實時嵌入式系統中的實時性能指標“響應時間”和“周期性”的區別。

試卷答案如下

一、單項選擇題

1.B

解析思路：實時性要求系統在有限的時間內響應外部事件并完成任務，因此選B。

2.B

解析思路：實時任務通常分為硬實時和軟實時，根據對時間的要求不同來分類。

3.B

解析思路：嵌入式系統設計中通常采用優先級搶占調度來保證任務的實時性。

4.D

解析思路：實時操作系統的調度算法需要滿足可預測性、可搶占性、可實現性等條件。

5.D

解析思路：最短處理時間優先不是實時系統中的調度策略。

6.B

解析思路：實時操作系統中，任務的優先級由軟件配置，硬件不直接決定。

7.A

解析思路：“饑餓”問題是指低優先級任務長時間得不到調度執行。

8.D

解析思路：系統死鎖可能由多個任務同時請求同一資源引起。

9.B

解析思路：為了保證實時性，通常采用靜態資源分配來避免動態分配帶來的不確定性。

10.D

解析思路：任務完成時間不是實時系統調度算法需要考慮的因素。

二、多項選擇題

1.A,B,C,D,E

解析思路：實時系統的實時性受到多個因素的影響，包括處理器性能、存儲器訪問速度、硬件中斷響應時間等。

2.A,B,C,D,E

解析思路：VxWorks、RT-Thread、FreeRTOS和Linux都是常見的實時操作系統。

3.A,B,C,D,E

解析思路：中斷處理需要快速響應、精確時間控制、高優先級處理、可靠性和可重入性。

4.B,C,D

解析思路：實時任務調度策略中，優先級搶占調度、固定優先級調度和先到先服務調度是常見的。

5.A,B,C,D,E

解析思路：任務調度算法需要考慮任務執行時間、優先級、響應時間、切換時間和系統資源。

6.A,B,C,D,E

解析思路：響應時間、周期性、可靠性、可預測性和適應性都是實時系統性能指標。

7.A,B,C,D,E

解析思路：資源分配策略包括動態、靜態、分時、優先級和帶寬分配。

8.A,B,C,D,E

解析思路：實時系統設計原則包括明確任務需求、優化任務調度、最小化中斷延遲、確保系統穩定性和提高系統可維護性。

9.A,B,C,D,E

解析思路：任務調度算法需要考慮任務優先級管理、切換開銷、公平性、實時性和可預測性。

10.A,B,C,D,E

解析思路：實時系統測試方法包括壓力測試、性能測試、可靠性測試、實時性測試和安全性測試。

三、判斷題

1.√

解析思路：任務執行時間短可以提高系統的響應速度，從而提高實時性。

2.√

解析思路：優先級反轉會導致低優先級任務無法獲得資源，從而影響實時性。

3.√

解析思路：中斷服務程序執行時間過長會阻塞其他任務，影響系統實時性。

4.√

解析思路：靜態資源分配在系統啟動時就已經分配好，可靠性更高。

5.√

解析思路：優先級搶占調度可以根據實時需求動態調整任務優先級，更靈