學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號學校________________班級____________姓名____________考場____________準考證號…………密…………封…………線…………內…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁無錫科技職業學院

《嵌入式系統實驗》2023-2024學年第二學期期末試卷題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共20個小題，每小題2分，共40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、在嵌入式系統的能耗優化中，除了硬件設計，操作系統也能發揮作用。假設一個電池供電的嵌入式設備需要延長工作時間。以下關于操作系統層面能耗優化的描述，正確的是：（）A.動態調整處理器電壓和頻率，根據任務負載降低能耗B.關閉所有節能功能，以保證系統性能不受影響C.能耗優化主要由硬件完成，操作系統作用有限D.操作系統的能耗優化措施對電池壽命沒有顯著影響2、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3、在嵌入式系統的電源管理中，動態電壓頻率調整（DVFS）技術可以根據系統負載調整處理器的電壓和頻率。假設一個嵌入式設備的負載變化頻繁。以下關于DVFS的描述，哪一項是不正確的？（）A.DVFS可以有效降低系統的功耗，尤其是在輕負載情況下B.實現DVFS需要硬件支持和相應的軟件算法C.頻繁的電壓和頻率切換不會對系統性能產生負面影響D.可以根據系統的歷史負載情況預測未來的負載，提前進行DVFS調整4、在嵌入式系統開發中，電源管理是一個重要的考慮因素。假設一個便攜式嵌入式設備需要在電池供電下長時間運行。以下關于電源管理策略的描述，正確的是：（）A.讓設備始終以最高性能運行，不考慮電源消耗B.根據設備的工作狀態動態調整處理器頻率和設備功耗，在性能和電源消耗之間取得平衡C.關閉所有不必要的硬件設備，以最大限度延長電池壽命，即使這可能影響系統功能D.電源管理由硬件自動完成，操作系統無需干預5、在嵌入式系統的存儲擴展中，外部存儲卡的使用很常見。假設一個數碼相機的嵌入式系統需要使用SD卡擴展存儲容量。以下關于SD卡的使用，哪一項是不正確的？（）A.可以在運行時動態插拔SD卡，系統會自動識別B.需要考慮SD卡的讀寫速度和容量，以滿足系統需求C.對SD卡的操作需要進行錯誤處理，防止數據丟失D.不同類型的SD卡（如SDHC和SDXC）在嵌入式系統中可以通用6、在一個嵌入式操作系統中，為了提高系統的可靠性和容錯能力，對于關鍵任務的數據存儲和恢復，以下哪種技術或方法可能會被采用？（）A.定期數據備份B.數據冗余存儲C.錯誤檢測和糾正碼D.以上都是7、嵌入式操作系統中的電源管理策略需要根據系統的工作狀態進行動態調整。假設一個嵌入式設備在待機模式和工作模式下的功耗差異較大，以下關于電源管理策略的描述，哪一項是不準確的？（）A.在待機模式下，可以降低處理器的工作頻率、關閉部分外設等，以降低功耗B.在工作模式下，需要根據系統的負載情況動態調整電源供應，以保證性能和功耗的平衡C.電源管理策略只需要考慮硬件的功耗特性，不需要考慮軟件的運行情況D.可以通過監測系統的工作狀態和用戶操作，來自動切換不同的電源管理模式8、嵌入式操作系統的內核架構對于系統性能和資源利用有著重要影響。假設一個資源受限的嵌入式設備，需要高效地運行多個任務。以下關于內核架構的描述，哪一項是不準確的？（）A.微內核架構將核心功能精簡，只保留最基本的部分，其他功能作為服務運行在用戶空間，提高了系統的可擴展性B.宏內核架構將系統的主要功能都集成在內核中，減少了內核與用戶空間的切換開銷，提高了系統的性能C.混合內核架構結合了微內核和宏內核的優點，在保證性能的同時具備一定的可擴展性D.對于資源受限的嵌入式設備，宏內核架構總是比微內核架構更適合，因為其性能更高9、嵌入式操作系統的可靠性設計對于關鍵應用至關重要。假設一個用于醫療設備的嵌入式系統。以下關于可靠性保障的描述，正確的是：（）A.不進行任何額外的可靠性設計，依靠操作系統的默認機制B.采用冗余設計、錯誤檢測和恢復機制，確保系統在故障情況下仍能正常運行C.只關注功能實現，忽略可靠性方面的考慮D.可靠性設計會增加系統成本和復雜性，應盡量避免10、嵌入式操作系統需要處理各種異常情況。假設一個工業自動化控制系統的嵌入式設備在運行過程中遇到硬件故障。以下關于異常處理的策略，哪一項是不正確的？（）A.系統應該能夠檢測到硬件故障，并采取相應的恢復措施B.可以忽略一些不嚴重的硬件故障，繼續運行系統C.異常處理程序應該簡潔高效，避免影響系統的正常運行D.一旦發生異常，系統應該立即停止運行，以避免造成更大的損失11、嵌入式操作系統的內核裁剪是為了適應特定的硬件資源和應用需求。假設一個資源受限的嵌入式系統。以下關于內核裁剪的描述，正確的是：（）A.保留操作系統的所有功能，不進行裁剪，以應對未來可能的功能擴展B.只裁剪不常用的功能模塊，而保留核心功能模塊的完整C.隨意裁剪內核功能，不考慮系統的穩定性和可靠性D.內核裁剪對系統性能沒有影響，無需謹慎操作12、嵌入式操作系統的內核架構有多種選擇，如單核架構和多核架構。假設一個復雜的工業控制嵌入式系統，需要同時處理多個高并發的任務。在這種情況下，以下關于內核架構的選擇，哪一項是最合適的？（）A.單核架構，因為其編程模型簡單，易于開發和調試B.多核架構，能夠更好地應對高并發任務，提高系統性能C.無論單核還是多核架構都可以，對系統性能沒有影響D.選擇架構主要取決于開發團隊的技術偏好，而不是系統需求13、嵌入式操作系統的中斷處理機制對于系統的響應性能至關重要。假設一個安防監控嵌入式系統，需要及時響應外部傳感器的中斷信號。以下關于中斷處理的描述，哪一項是正確的？（）A.中斷處理程序應該盡可能短小精悍，以減少中斷響應時間B.可以在中斷處理程序中執行復雜的計算和數據處理C.中斷優先級越高，響應時間越慢D.中斷處理與系統的任務調度無關14、在嵌入式操作系統中，內存管理是一個關鍵部分。假設一個嵌入式設備需要同時運行多個任務，且這些任務對內存的需求各不相同。有的任務需要較大的連續內存空間來處理大量數據，有的任務則只需要較小的內存塊進行頻繁的讀寫操作。在這種情況下，以下哪種內存管理策略更適合？（）A.固定分區分配，將內存預先劃分為固定大小的分區B.動態分區分配，根據任務需求實時分配內存C.分頁式內存管理，將內存劃分為固定大小的頁D.分段式內存管理，根據程序的邏輯分段分配內存15、嵌入式操作系統通常需要在資源受限的環境中運行。假設一個智能家居控制器的嵌入式系統，其內存和處理能力有限。在這種情況下，對于系統的內存管理，以下哪種策略是最為重要的？（）A.使用動態內存分配，以靈活滿足不同任務的需求B.采用靜態內存分配，避免內存碎片和分配開銷C.依賴虛擬內存機制，擴展系統的可用內存D.不進行內存管理，讓應用程序自行處理內存16、在嵌入式系統的開發中，調試工具和技術起著重要的作用。假設一個復雜的嵌入式系統在調試過程中遇到困難。以下關于調試的描述，哪一項是不正確的？（）A.可以使用在線仿真器（ICE）進行硬件級的調試，獲取詳細的系統狀態信息B.軟件調試工具如GDB可以幫助開發者設置斷點、單步調試和查看變量值C.打印調試信息是一種簡單但有效的調試方法，但會增加系統的開銷D.一旦系統開發完成，就不再需要調試工具，因為系統已經穩定運行17、在嵌入式操作系統中，進程間通信機制的選擇需要根據具體應用場景來決定。假設兩個進程需要頻繁地交換大量數據，對通信效率要求很高。以下哪種進程間通信方式最為合適？（）A.管道B.消息隊列C.共享內存D.套接字18、假設在一個嵌入式物聯網設備中，需要實現遠程固件升級功能，以方便設備的維護和功能擴展。為了確保升級過程的安全性和可靠性，以下哪種機制可能會被采用？（）A.數字證書驗證B.版本回滾機制C.斷點續傳D.以上都是19、嵌入式操作系統中的看門狗（Watchdog）機制用于監測系統的運行狀態。假設一個嵌入式系統在運行過程中出現死機。以下關于看門狗的描述，哪一項是不正確的？（）A.看門狗定時器在規定時間內未被刷新，系統會自動復位B.可以通過軟件編程設置看門狗的超時時間和復位策略C.看門狗機制只能用于檢測軟件故障，對硬件故障無效D.合理使用看門狗可以提高系統的可靠性和穩定性20、在嵌入式系統開發中，對于資源受限的設備，代碼尺寸的優化至關重要。假設一個嵌入式應用程序的代碼尺寸過大。以下關于代碼優化的方法，正確的是：（）A.使用更高效的算法和數據結構，減少代碼量B.去除未使用的函數和變量，精簡代碼C.選擇合適的編譯器優化選項，對代碼進行優化D.以上方法都可以有效地減小嵌入式應用程序的代碼尺寸二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）簡述緩存一致性的問題和解決方法。2、（本題5分）解釋在嵌入式系統中如何實現虛擬化的資源隔離。3、（本題5分）什么是嵌入式系統的實時時鐘（RTC）？三、編程題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）在嵌入式操作系統中，實現一個Zigbee協調器程序，管理Zigbee網絡。2、（本題5分）創建一個任務，通過嵌入式操作系統讀取濕度傳感器的數據，并進行顯示。3、（本題5分）用嵌入式操作系統編寫一個多傳感器融合驅動程序。4、（本題5分）利用嵌入式操作系統實現一個RTC時鐘的鬧鐘優