學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場(chǎng)____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁(yè)，共2頁(yè)沈陽(yáng)化工大學(xué)《嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》2024-2025學(xué)年第一學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分批閱人一、單選題（本大題共20個(gè)小題，每小題1分，共20分．在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，只有一項(xiàng)是符合題目要求的．）1、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性是一個(gè)關(guān)鍵特性。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)用于控制工業(yè)生產(chǎn)線上的機(jī)器人，要求對(duì)外部事件的響應(yīng)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成。以下關(guān)于實(shí)時(shí)性的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求極為嚴(yán)格，錯(cuò)過(guò)時(shí)限可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果B.軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)允許一定程度的超時(shí)，但仍需盡量滿足時(shí)間要求C.實(shí)時(shí)性只與操作系統(tǒng)的內(nèi)核調(diào)度算法有關(guān)，與硬件性能無(wú)關(guān)D.為了保證實(shí)時(shí)性，可能需要對(duì)系統(tǒng)資源進(jìn)行嚴(yán)格的分配和管理2、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，睡眠模式和待機(jī)模式的使用可以降低功耗。假設(shè)一個(gè)便攜式醫(yī)療設(shè)備在不使用時(shí)需要進(jìn)入低功耗模式。以下關(guān)于睡眠模式和待機(jī)模式的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.睡眠模式下，系統(tǒng)會(huì)保存當(dāng)前狀態(tài)并關(guān)閉大部分硬件，功耗較低B.待機(jī)模式比睡眠模式功耗更低，但恢復(fù)時(shí)間更長(zhǎng)C.可以根據(jù)設(shè)備的使用場(chǎng)景靈活選擇睡眠模式或待機(jī)模式D.進(jìn)入睡眠模式或待機(jī)模式后，系統(tǒng)無(wú)法被喚醒3、在一個(gè)嵌入式工業(yè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，如化工廠的環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，需要對(duì)多種環(huán)境參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和預(yù)警。為了提高系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，以下哪種容錯(cuò)和故障診斷技術(shù)可能會(huì)被應(yīng)用？（）A.傳感器冗余B.自診斷算法C.故障預(yù)警機(jī)制D.以上都是4、嵌入式系統(tǒng)通常需要與各種外部設(shè)備進(jìn)行通信。假設(shè)有一個(gè)嵌入式設(shè)備，需要實(shí)時(shí)采集溫度傳感器的數(shù)據(jù)，并將其傳輸?shù)街鳈C(jī)進(jìn)行處理。在這種情況下，以下哪種通信方式可能是最優(yōu)選擇？（）A.串行通信B.并行通信C.USB通信D.藍(lán)牙通信5、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了適應(yīng)特定的應(yīng)用需求。假設(shè)一個(gè)簡(jiǎn)單的溫度監(jiān)測(cè)嵌入式系統(tǒng)，不需要復(fù)雜的功能。以下關(guān)于內(nèi)核裁剪的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.只保留與溫度監(jiān)測(cè)相關(guān)的功能模塊，去除不必要的組件B.內(nèi)核裁剪可能會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性C.可以隨意裁剪內(nèi)核，不會(huì)對(duì)系統(tǒng)性能產(chǎn)生負(fù)面影響D.裁剪后的內(nèi)核需要進(jìn)行充分的測(cè)試，確保其正常運(yùn)行6、在嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)擴(kuò)展中，外部存儲(chǔ)器如SD卡和eMMC可以提供額外的存儲(chǔ)空間。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要擴(kuò)展存儲(chǔ)容量。以下關(guān)于存儲(chǔ)擴(kuò)展的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.選擇存儲(chǔ)設(shè)備時(shí)需要考慮容量、速度、接口類型和功耗等因素B.可以通過(guò)文件系統(tǒng)將外部存儲(chǔ)器與內(nèi)部存儲(chǔ)器統(tǒng)一管理C.存儲(chǔ)擴(kuò)展不會(huì)對(duì)系統(tǒng)的啟動(dòng)時(shí)間和運(yùn)行性能產(chǎn)生影響D.在使用外部存儲(chǔ)器時(shí)，需要注意數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)權(quán)限和訪問(wèn)控制7、在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，代碼優(yōu)化是提高系統(tǒng)性能的重要手段。假設(shè)一個(gè)嵌入式應(yīng)用程序在運(yùn)行時(shí)存在性能瓶頸，需要進(jìn)行優(yōu)化。以下哪種優(yōu)化方法可能最為有效？（）A.算法優(yōu)化，選擇更高效的算法來(lái)實(shí)現(xiàn)功能B.代碼精簡(jiǎn)，去除不必要的代碼和注釋C.編譯器優(yōu)化選項(xiàng)的設(shè)置，讓編譯器自動(dòng)優(yōu)化代碼D.以上方法結(jié)合使用，根據(jù)具體情況選擇合適的優(yōu)化策略8、對(duì)于一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)，例如工業(yè)自動(dòng)化中的機(jī)器人手臂控制，系統(tǒng)需要對(duì)外部輸入的信號(hào)做出快速且準(zhǔn)確的響應(yīng)，響應(yīng)時(shí)間要求在毫秒級(jí)別。同時(shí)，系統(tǒng)還需要保證任務(wù)執(zhí)行的確定性和可預(yù)測(cè)性。以下哪種調(diào)度算法更能滿足這種實(shí)時(shí)性和確定性的要求？（）A.先來(lái)先服務(wù)調(diào)度算法B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，根據(jù)任務(wù)的緊急程度分配優(yōu)先級(jí)C.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法D.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法9、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要支持多線程編程。假設(shè)一個(gè)嵌入式應(yīng)用程序需要同時(shí)執(zhí)行多個(gè)并發(fā)任務(wù)，以下關(guān)于多線程編程的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.多線程可以提高系統(tǒng)的并發(fā)性和響應(yīng)性B.線程之間可以通過(guò)共享內(nèi)存進(jìn)行數(shù)據(jù)交換C.多線程編程比多進(jìn)程編程更節(jié)省系統(tǒng)資源D.線程之間的同步和互斥可以通過(guò)信號(hào)量和互斥鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)，不需要考慮其他因素10、在嵌入式系統(tǒng)的安全機(jī)制方面，需要防止未經(jīng)授權(quán)的訪問(wèn)和數(shù)據(jù)泄露。假設(shè)一個(gè)涉及敏感信息的嵌入式設(shè)備。以下關(guān)于安全機(jī)制的描述，正確的是：（）A.不采取任何安全措施，依賴設(shè)備的物理保護(hù)B.實(shí)施身份認(rèn)證、加密和訪問(wèn)控制等安全策略C.安全機(jī)制會(huì)增加系統(tǒng)開(kāi)銷，影響性能，應(yīng)盡量減少使用D.嵌入式系統(tǒng)不存在安全風(fēng)險(xiǎn)，無(wú)需關(guān)注11、在嵌入式操作系統(tǒng)中，系統(tǒng)的可移植性是一個(gè)重要的考慮因素。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要從一種硬件平臺(tái)移植到另一種具有不同架構(gòu)和特性的平臺(tái)。以下哪種方法能夠最大程度地減少移植的工作量和風(fēng)險(xiǎn)？（）A.使用與硬件平臺(tái)緊密耦合的代碼B.采用跨平臺(tái)的開(kāi)發(fā)框架和庫(kù)C.針對(duì)每個(gè)平臺(tái)重新編寫(xiě)全部代碼D.忽略可移植性，只在原平臺(tái)上運(yùn)行12、假設(shè)在一個(gè)嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備中，需要實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程固件升級(jí)功能，以方便設(shè)備的維護(hù)和功能擴(kuò)展。為了確保升級(jí)過(guò)程的安全性和可靠性，以下哪種機(jī)制可能會(huì)被采用？（）A.數(shù)字證書(shū)驗(yàn)證B.版本回滾機(jī)制C.斷點(diǎn)續(xù)傳D.以上都是13、嵌入式操作系統(tǒng)的移植是將其應(yīng)用于不同硬件平臺(tái)的過(guò)程。假設(shè)需要將一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)移植到新的處理器架構(gòu)上。以下關(guān)于移植的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.需要修改操作系統(tǒng)與硬件相關(guān)的部分，如驅(qū)動(dòng)程序和中斷處理B.不同的處理器架構(gòu)可能需要重新編譯操作系統(tǒng)的內(nèi)核C.移植過(guò)程中只需要關(guān)注硬件的差異，操作系統(tǒng)的功能和接口不需要改變D.充分的測(cè)試和驗(yàn)證是確保移植成功的關(guān)鍵步驟14、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性的保證不僅取決于軟件，還與硬件密切相關(guān)。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要處理高速的外部事件，對(duì)響應(yīng)時(shí)間的要求在微秒級(jí)別。為了滿足這種苛刻的實(shí)時(shí)性要求，以下哪種硬件和軟件的配合方式最為關(guān)鍵？（）A.高性能的CPU和簡(jiǎn)單的操作系統(tǒng)B.專用的實(shí)時(shí)硬件和定制的操作系統(tǒng)C.通用的硬件平臺(tái)和復(fù)雜的操作系統(tǒng)D.低功耗的硬件和開(kāi)源的操作系統(tǒng)15、假設(shè)在一個(gè)嵌入式工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備中，需要與多個(gè)不同廠家的傳感器和執(zhí)行器進(jìn)行通信和集成。為了解決設(shè)備之間的兼容性和互操作性問(wèn)題，以下哪種通信協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn)可能會(huì)被廣泛采用？（）A.ModbusB.CAN總線C.SPID.以上都是16、在嵌入式系統(tǒng)的電源管理中，動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整（DVFS）技術(shù)可以根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載動(dòng)態(tài)調(diào)整電壓和頻率。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備的工作負(fù)載變化較大。以下關(guān)于DVFS的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.DVFS可以在系統(tǒng)負(fù)載低時(shí)降低電壓和頻率，以節(jié)省功耗B.調(diào)整電壓和頻率的過(guò)程需要一定的時(shí)間，可能會(huì)影響系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能C.DVFS技術(shù)需要硬件支持，同時(shí)操作系統(tǒng)需要相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)和管理策略D.為了最大限度地節(jié)省功耗，應(yīng)該始終將電壓和頻率調(diào)整到最低值17、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動(dòng)過(guò)程需要高效和可靠。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備在啟動(dòng)時(shí)需要初始化硬件設(shè)備、加載內(nèi)核和應(yīng)用程序。為了縮短啟動(dòng)時(shí)間，同時(shí)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性，以下哪種啟動(dòng)優(yōu)化方法最為有效？（）A.減少初始化步驟B.壓縮內(nèi)核和應(yīng)用程序C.并行化啟動(dòng)過(guò)程中的部分任務(wù)D.不進(jìn)行任何優(yōu)化，保持默認(rèn)啟動(dòng)流程18、在嵌入式系統(tǒng)中，存儲(chǔ)設(shè)備的選擇需要綜合考慮性能、成本和可靠性等因素。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要頻繁讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，對(duì)存儲(chǔ)速度有較高要求，但成本預(yù)算有限。以下哪種存儲(chǔ)設(shè)備最為適合？（）A.機(jī)械硬盤(pán)B.固態(tài)硬盤(pán)C.閃存D.光盤(pán)19、在嵌入式系統(tǒng)的遠(yuǎn)程管理和監(jiān)控方面，網(wǎng)絡(luò)通信起著關(guān)鍵作用。假設(shè)一個(gè)分布式的嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)需要進(jìn)行遠(yuǎn)程管理。以下關(guān)于遠(yuǎn)程管理實(shí)現(xiàn)的描述，正確的是：（）A.建立專用的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)高效的遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)采集B.直接使用通用的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，不進(jìn)行任何定制C.遠(yuǎn)程管理會(huì)增加系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)盡量避免D.嵌入式系統(tǒng)不支持遠(yuǎn)程管理功能20、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務(wù)間通信機(jī)制有多種，如信號(hào)量、消息隊(duì)列和共享內(nèi)存。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中有多個(gè)任務(wù)需要協(xié)同工作。以下關(guān)于任務(wù)間通信的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.信號(hào)量用于實(shí)現(xiàn)任務(wù)之間的同步和互斥B.消息隊(duì)列可以傳遞較大的數(shù)據(jù)量，但通信效率相對(duì)較低C.共享內(nèi)存可以提供快速的數(shù)據(jù)交換，但需要注意數(shù)據(jù)的一致性D.任務(wù)間通信機(jī)制的選擇只取決于任務(wù)的數(shù)量，與數(shù)據(jù)量和通信頻率無(wú)關(guān)二、簡(jiǎn)答題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）解釋如何確保嵌入式系統(tǒng)中傳感器數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。2、（本題5分）簡(jiǎn)述嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)。3、（本題5分）簡(jiǎn)述嵌入式操作系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)支持功能。4、（本題5分）解釋在線調(diào)試和離線調(diào)試的方法。5、（本題5分）在嵌入式操作系統(tǒng)中，如何實(shí)現(xiàn)跨平臺(tái)開(kāi)發(fā)？三、編程題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，通過(guò)嵌入式操作系統(tǒng)控制一個(gè)步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)。2、（本題5分）創(chuàng)建一個(gè)任務(wù)，通過(guò)嵌入式操作系統(tǒng)控制一個(gè)指紋識(shí)別模塊進(jìn)行指紋采集和識(shí)別。3、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)RTC時(shí)鐘的精度校準(zhǔn)程序。4、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)嵌入式程序，使用風(fēng)速差傳感器檢測(cè)風(fēng)速差。5、（本題5分）編寫(xiě)代碼，實(shí)現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)的硬度波動(dòng)傳感器驅(qū)動(dòng)程序。四、分析題（本大題共3個(gè)小題，共30分)1、（本題10分）闡述嵌入式操作系