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《嵌入式系統設計實踐》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、在嵌入式操作系統中，代碼的優化對于提高系統性能至關重要。假設一個關鍵函數需要在有限的時間內完成大量計算，為了提高其執行效率，以下哪種優化方法最為有效？（）A.算法改進B.代碼向量化C.減少函數調用D.以上方法綜合運用2、在嵌入式系統中，存儲設備的選擇需要綜合考慮性能、成本和可靠性等因素。假設一個嵌入式設備需要頻繁讀寫數據，對存儲速度有較高要求，但成本預算有限。以下哪種存儲設備最為適合？（）A.機械硬盤B.固態硬盤C.閃存D.光盤3、在嵌入式操作系統中，實時性的保證不僅取決于軟件，還與硬件密切相關。假設一個嵌入式系統需要處理高速的外部事件，對響應時間的要求在微秒級別。為了滿足這種苛刻的實時性要求，以下哪種硬件和軟件的配合方式最為關鍵？（）A.高性能的CPU和簡單的操作系統B.專用的實時硬件和定制的操作系統C.通用的硬件平臺和復雜的操作系統D.低功耗的硬件和開源的操作系統4、在嵌入式操作系統中，實時性是一個關鍵的特性。假設一個醫療設備的嵌入式系統需要在嚴格的時間限制內處理傳感器數據并做出響應，以確保患者的安全。以下關于實時性的描述，哪一項是正確的？（）A.硬實時系統允許偶爾的任務超時，只要不頻繁發生B.軟實時系統對任務的響應時間有嚴格的要求，必須在規定時間內完成C.硬實時系統必須保證所有任務都能在規定的截止時間之前完成D.實時性只與操作系統的調度算法有關，與硬件性能無關5、當開發一個基于嵌入式操作系統的智能電表時，需要實現高精度的電量計量和數據存儲。對于電量計量芯片的選擇和接口設計，以下哪種方案可能是最合適的？（）A.專用計量芯片B.通用ADC芯片C.集成在微控制器中的ADCD.以上都有可能6、在嵌入式系統的圖形界面開發中，需要考慮資源受限和用戶體驗。假設一個小型嵌入式設備需要顯示簡單的圖形界面。以下關于圖形界面選擇的描述，正確的是：（）A.使用復雜的圖形庫，提供豐富的圖形效果B.選擇輕量級的圖形庫，如MiniGUI，滿足基本需求并節省資源C.不使用圖形界面，通過命令行與用戶交互D.圖形界面的選擇對系統性能沒有影響7、嵌入式操作系統常常需要進行任務調度。假設一個智能手表的嵌入式系統，其中有顯示更新任務、傳感器數據采集任務和通信任務等。在這種情況下，以下哪種任務調度算法可能最適合？（）A.先來先服務調度算法，按照任務到達的先后順序執行B.優先級調度算法，根據任務的重要性和緊急程度分配優先級C.時間片輪轉調度算法，每個任務輪流獲得固定的執行時間D.隨機調度算法，隨機選擇任務執行，以實現公平性8、嵌入式操作系統的任務調度算法直接影響系統的性能和實時性。假設一個有多個實時任務和非實時任務的系統。以下關于任務調度算法選擇的描述，正確的是：（）A.采用先來先服務（FCFS）調度算法，保證任務的公平性B.選擇基于優先級的調度算法，優先執行實時任務C.使用時間片輪轉調度算法，平均分配CPU時間給所有任務D.任務調度算法對系統性能影響不大，可以隨意選擇9、嵌入式操作系統的存儲保護機制用于防止任務訪問非法的內存區域。假設一個多任務嵌入式系統。以下關于存儲保護的描述，哪一項是不正確的？（）A.存儲保護可以通過內存分頁或分段機制來實現B.當任務試圖訪問非法內存時，操作系統會產生異常并進行處理C.存儲保護機制會增加系統的開銷，但可以提高系統的穩定性和安全性D.為了提高系統性能，在一些簡單的嵌入式系統中可以不啟用存儲保護機制10、在一個嵌入式實時控制系統中，如機器人控制系統，需要對多個關節的運動進行精確同步控制。為了實現這一目標，以下哪種同步機制可能會被應用？（）A.硬件定時器B.軟件定時器C.中斷同步D.以上都是11、嵌入式操作系統中的任務優先級反轉是一個需要解決的問題。假設一個高優先級任務因為等待一個被低優先級任務占用的資源而被阻塞。以下關于解決任務優先級反轉的方法，正確的是：（）A.使用優先級繼承機制，暫時提高占用資源的低優先級任務的優先級B.始終保持高優先級任務的優先級不變，讓低優先級任務等待C.降低高優先級任務的優先級，避免出現優先級反轉D.直接終止低優先級任務，釋放資源給高優先級任務12、當開發一個基于嵌入式操作系統的實時控制系統時，對任務的調度要求非常嚴格。假設系統中有多個關鍵任務和非關鍵任務，關鍵任務需要在規定的時間內完成執行，以確保系統的正常運行。在這種情況下，以下哪種任務調度算法能夠最好地滿足實時性要求？（）A.先來先服務調度算法B.優先級調度算法C.時間片輪轉調度算法D.最短作業優先調度算法13、在一個基于嵌入式操作系統的工業控制設備中，例如數控機床的控制系統，需要對多個執行機構進行精確的定時控制，以保證加工精度和效率。以下哪種定時機制在這種情況下能夠提供更高的定時精度和穩定性？（）A.軟件定時器，通過操作系統的時鐘中斷實現B.硬件定時器，利用專門的定時器芯片C.基于網絡時間協議（NTP）的定時D.不使用定時機制，依靠任務的執行順序控制14、在嵌入式系統的實時性要求較高的情況下，中斷處理是一個關鍵環節。假設一個嵌入式系統正在執行一個關鍵任務，此時發生了一個高優先級的中斷。以下關于中斷處理的描述，哪一項是不準確的？（）A.系統會立即暫停當前任務，轉去處理中斷B.中斷處理程序應該盡可能短小精悍，以減少中斷響應時間C.中斷處理完成后，系統會回到被中斷的任務繼續執行D.中斷處理程序可以進行復雜的計算和數據處理，以充分利用中斷時間15、在一個基于嵌入式操作系統的智能農業系統中，需要在野外環境中長時間穩定運行，并且能夠適應溫度、濕度等環境因素的變化。為了確保系統的穩定性和可靠性，以下哪種硬件防護措施可能會被采取？（）A.防水防塵設計B.寬溫工作設計C.電磁屏蔽設計D.以上都是二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）嵌入式操作系統中的安全啟動機制是如何實現的？2、（本題5分）解釋如何使用內存泄漏檢測工具排查嵌入式系統中的內存泄漏問題。3、（本題5分）在嵌入式系統中，如何進行多任務同步？三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析嵌入式操作系統在安防監控視頻分析系統中的地位。論述其在視頻分析、事件檢測和報警處理中的作用，以及面臨的挑戰，如算法復雜性和實時性要求。2、（本題5分）分析嵌入式操作系統在安防監控門禁一體機中的地位。論述其在人員識別、門禁控制和安全管理中的作用，以及對穩定性和安全性的要求。3、（本題5分）分析嵌入式操作系統中的實時任務調度的可預測性。解釋實時任務調度可預測性的重要性，分析如何提高嵌入式系統中實時任務調度的可預測性。4、（本題5分）結合實際案例，分析嵌入式操作系統在智能醫療設備中的應用。討論其在數據處理、遠程醫療、設備可靠性等方面的優勢和不足。5、（本題5分）探討嵌入式操作系統在智能氣體傳感器中的作用。智能氣體傳感器需要準確檢測特定氣體的濃度，嵌入式操作系統如何