實時操作系統(tǒng)設計與分析考核試卷字

考生姓名：答題日期：得分：判卷人：

本次考核旨在評估學生對實時操作系統(tǒng)設計與分析的理解和應用能力，考察其對實時操作系統(tǒng)基本原理、設計方法、性能評價等方面的掌握程度。

一、單項選擇題（本題共30小題，每小題0.5分，共15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.實時操作系統(tǒng)（RTOS）中最基本的時間約束是（）。

A.最短任務執(zhí)行時間

B.任務截止時間

C.任務執(zhí)行時間

D.系統(tǒng)響應時間

2.在實時系統(tǒng)中，任務優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題可以通過（）來避免。

A.非搶占調(diào)度

B.搶占調(diào)度

C.優(yōu)先級繼承

D.優(yōu)先級天花板協(xié)議

3.實時操作系統(tǒng)中，任務的（）決定了任務的執(zhí)行順序。

A.優(yōu)先級

B.資源需求

C.任務類型

D.任務狀態(tài)

4.實時操作系統(tǒng)中，任務的（）是任務完成的最遲時間。

A.截止時間

B.期望時間

C.估計時間

D.實際時間

5.實時操作系統(tǒng)的調(diào)度算法中，（）算法可以保證任務按固定優(yōu)先級順序執(zhí)行。

A.先來先服務

B.最高優(yōu)先級

C.最短剩余時間

D.最長作業(yè)優(yōu)先

6.實時系統(tǒng)中，調(diào)度策略的目的是（）。

A.最小化系統(tǒng)響應時間

B.最小化調(diào)度延遲

C.確保任務按時完成

D.提高系統(tǒng)吞吐量

7.實時操作系統(tǒng)中，調(diào)度算法的性能指標不包括（）。

A.響應時間

B.延遲

C.周轉(zhuǎn)時間

D.吞吐量

8.實時操作系統(tǒng)中，搶占調(diào)度策略的缺點是（）。

A.系統(tǒng)響應時間長

B.系統(tǒng)調(diào)度開銷大

C.任務切換頻繁

D.任務優(yōu)先級難以管理

9.在實時系統(tǒng)中，以下哪個不是實時任務的類型？（）

A.批處理任務

B.實時任務

C.實時控制任務

D.實時交互任務

10.實時操作系統(tǒng)中，調(diào)度器的主要功能是（）。

A.管理系統(tǒng)資源

B.確保任務按時完成

C.管理中斷

D.管理設備

11.實時系統(tǒng)中，任務的（）是指任務執(zhí)行所需的資源。

A.資源需求

B.優(yōu)先級

C.截止時間

D.執(zhí)行時間

12.實時操作系統(tǒng)中，以下哪個不是調(diào)度算法的性能指標？（）

A.響應時間

B.延遲

C.周轉(zhuǎn)時間

D.吞吐量

13.實時操作系統(tǒng)中，調(diào)度策略的設計目標是（）。

A.最小化系統(tǒng)響應時間

B.最小化調(diào)度延遲

C.確保任務按時完成

D.提高系統(tǒng)吞吐量

14.實時系統(tǒng)中，搶占調(diào)度策略的優(yōu)點是（）。

A.系統(tǒng)響應時間短

B.系統(tǒng)調(diào)度開銷小

C.任務切換頻繁

D.任務優(yōu)先級難以管理

15.實時操作系統(tǒng)中，任務的（）是指任務完成的最遲時間。

A.截止時間

B.期望時間

C.估計時間

D.實際時間

16.實時系統(tǒng)中，任務的（）是指任務執(zhí)行所需的資源。

A.資源需求

B.優(yōu)先級

C.截止時間

D.執(zhí)行時間

17.實時操作系統(tǒng)中，調(diào)度算法的性能指標不包括（）。

A.響應時間

B.延遲

C.周轉(zhuǎn)時間

D.吞吐量

18.實時系統(tǒng)中，以下哪個不是調(diào)度算法的性能指標？（）

A.響應時間

B.延遲

C.周轉(zhuǎn)時間

D.吞吐量

19.實時操作系統(tǒng)中，調(diào)度策略的設計目標是（）。

A.最小化系統(tǒng)響應時間

B.最小化調(diào)度延遲

C.確保任務按時完成

D.提高系統(tǒng)吞吐量

20.實時系統(tǒng)中，搶占調(diào)度策略的優(yōu)點是（）。

A.系統(tǒng)響應時間短

B.系統(tǒng)調(diào)度開銷小

C.任務切換頻繁

D.任務優(yōu)先級難以管理

21.實時操作系統(tǒng)中，任務的（）是指任務完成的最遲時間。

A.截止時間

B.期望時間

C.估計時間

D.實際時間

22.實時系統(tǒng)中，任務的（）是指任務執(zhí)行所需的資源。

A.資源需求

B.優(yōu)先級

C.截止時間

D.執(zhí)行時間

23.實時操作系統(tǒng)中，調(diào)度算法的性能指標不包括（）。

A.響應時間

B.延遲

C.周轉(zhuǎn)時間

D.吞吐量

24.實時系統(tǒng)中，以下哪個不是調(diào)度算法的性能指標？（）

A.響應時間

B.延遲

C.周轉(zhuǎn)時間

D.吞吐量

25.實時操作系統(tǒng)中，調(diào)度策略的設計目標是（）。

A.最小化系統(tǒng)響應時間

B.最小化調(diào)度延遲

C.確保任務按時完成

D.提高系統(tǒng)吞吐量

26.實時系統(tǒng)中，搶占調(diào)度策略的優(yōu)點是（）。

A.系統(tǒng)響應時間短

B.系統(tǒng)調(diào)度開銷小

C.任務切換頻繁

D.任務優(yōu)先級難以管理

27.實時操作系統(tǒng)中，任務的（）是指任務完成的最遲時間。

A.截止時間

B.期望時間

C.估計時間

D.實際時間

28.實時系統(tǒng)中，任務的（）是指任務執(zhí)行所需的資源。

A.資源需求

B.優(yōu)先級

C.截止時間

D.執(zhí)行時間

29.實時操作系統(tǒng)中，調(diào)度算法的性能指標不包括（）。

A.響應時間

B.延遲

C.周轉(zhuǎn)時間

D.吞吐量

30.實時系統(tǒng)中，以下哪個不是調(diào)度算法的性能指標？（）

A.響應時間

B.延遲

C.周轉(zhuǎn)時間

D.吞吐量

二、多選題（本題共20小題，每小題1分，共20分，在每小題給出的選項中，至少有一項是符合題目要求的）

1.實時操作系統(tǒng)的特點包括（）。

A.確定性

B.響應性

C.可靠性

D.可擴展性

2.實時任務通常分為（）。

A.實時計算任務

B.實時控制任務

C.實時交互任務

D.批處理任務

3.實時操作系統(tǒng)中，以下哪些是搶占調(diào)度策略的特點？（）

A.可以在任何時間點中斷當前任務

B.可以保證高優(yōu)先級任務立即執(zhí)行

C.任務切換開銷大

D.系統(tǒng)響應時間短

4.實時任務調(diào)度算法中，以下哪些算法可以保證任務的實時性？（）

A.最短任務優(yōu)先（SJF）

B.最高優(yōu)先級調(diào)度

C.最短剩余時間調(diào)度

D.先來先服務調(diào)度

5.實時操作系統(tǒng)的性能評價指標包括（）。

A.響應時間

B.延遲

C.周轉(zhuǎn)時間

D.吞吐量

6.實時系統(tǒng)中，任務調(diào)度策略的設計需要考慮的因素有（）。

A.任務優(yōu)先級

B.任務截止時間

C.任務執(zhí)行時間

D.系統(tǒng)資源

7.實時操作系統(tǒng)中，以下哪些是實時任務調(diào)度策略？（）

A.非搶占調(diào)度

B.搶占調(diào)度

C.優(yōu)先級繼承

D.優(yōu)先級天花板協(xié)議

8.實時系統(tǒng)中，任務的（）決定了任務的執(zhí)行順序。

A.優(yōu)先級

B.資源需求

C.任務類型

D.任務狀態(tài)

9.實時操作系統(tǒng)中，調(diào)度算法的性能指標不包括（）。

A.響應時間

B.延遲

C.周轉(zhuǎn)時間

D.吞吐量

10.實時系統(tǒng)中，以下哪些是調(diào)度算法的性能指標？（）

A.響應時間

B.延遲

C.周轉(zhuǎn)時間

D.吞吐量

11.實時操作系統(tǒng)中，以下哪些是實時任務調(diào)度策略？（）

A.非搶占調(diào)度

B.搶占調(diào)度

C.優(yōu)先級繼承

D.優(yōu)先級天花板協(xié)議

12.實時系統(tǒng)中，任務的（）是指任務完成的最遲時間。

A.截止時間

B.期望時間

C.估計時間

D.實際時間

13.實時操作系統(tǒng)中，以下哪些是實時任務調(diào)度策略？（）

A.非搶占調(diào)度

B.搶占調(diào)度

C.優(yōu)先級繼承

D.優(yōu)先級天花板協(xié)議

14.實時系統(tǒng)中，以下哪些是實時任務調(diào)度策略？（）

A.非搶占調(diào)度

B.搶占調(diào)度

C.優(yōu)先級繼承

D.優(yōu)先級天花板協(xié)議

15.實時操作系統(tǒng)中，以下哪些是實時任務調(diào)度策略？（）

A.非搶占調(diào)度

B.搶占調(diào)度

C.優(yōu)先級繼承

D.優(yōu)先級天花板協(xié)議

16.實時系統(tǒng)中，以下哪些是實時任務調(diào)度策略？（）

A.非搶占調(diào)度

B.搶占調(diào)度

C.優(yōu)先級繼承

D.優(yōu)先級天花板協(xié)議

17.實時操作系統(tǒng)中，以下哪些是實時任務調(diào)度策略？（）

A.非搶占調(diào)度

B.搶占調(diào)度

C.優(yōu)先級繼承

D.優(yōu)先級天花板協(xié)議

18.實時系統(tǒng)中，以下哪些是實時任務調(diào)度策略？（）

A.非搶占調(diào)度

B.搶占調(diào)度

C.優(yōu)先級繼承

D.優(yōu)先級天花板協(xié)議

19.實時操作系統(tǒng)中，以下哪些是實時任務調(diào)度策略？（）

A.非搶占調(diào)度

B.搶占調(diào)度

C.優(yōu)先級繼承

D.優(yōu)先級天花板協(xié)議

20.實時系統(tǒng)中，以下哪些是實時任務調(diào)度策略？（）

A.非搶占調(diào)度

B.搶占調(diào)度

C.優(yōu)先級繼承

D.優(yōu)先級天花板協(xié)議

三、填空題（本題共25小題，每小題1分，共25分，請將正確答案填到題目空白處）

1.實時操作系統(tǒng)（RTOS）是一種專門為_______而設計的操作系統(tǒng)。

2.實時操作系統(tǒng)的關鍵特性包括_______和_______。

3.實時任務根據(jù)_______可以分為硬實時任務和軟實時任務。

4.實時任務調(diào)度策略中的_______調(diào)度可以保證任務按固定優(yōu)先級順序執(zhí)行。

5.實時操作系統(tǒng)中，任務優(yōu)先級的設置通常采用_______和_______兩種方式。

6.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務執(zhí)行所需的資源。

7.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務完成的最遲時間。

8.實時操作系統(tǒng)中，搶占調(diào)度策略的優(yōu)點是能夠保證_______。

9.實時操作系統(tǒng)中，非搶占調(diào)度策略的優(yōu)點是_______。

10.實時操作系統(tǒng)中，調(diào)度算法的性能指標包括_______、_______和_______。

11.實時操作系統(tǒng)中，最短任務優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法假設所有任務_______。

12.實時操作系統(tǒng)中，優(yōu)先級繼承協(xié)議（PIC）是一種_______技術。

13.實時操作系統(tǒng)中，優(yōu)先級天花板協(xié)議（PDP）是一種_______技術。

14.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務執(zhí)行的最短時間。

15.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務開始執(zhí)行前的等待時間。

16.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務完成的最長可能時間。

17.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務執(zhí)行期間的最大資源需求。

18.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務完成的時間與截止時間之差。

19.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務在系統(tǒng)中等待的最長時間。

20.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務執(zhí)行所需的最短時間。

21.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務執(zhí)行所需的最長時間。

22.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務執(zhí)行所需的平均時間。

23.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務執(zhí)行所需的時間總和。

24.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務執(zhí)行所需的時間平均值。

25.實時操作系統(tǒng)中，任務的_______是指任務執(zhí)行所需的時間方差。

四、判斷題（本題共20小題，每題0.5分，共10分，正確的請在答題括號中畫√，錯誤的畫×）

1.實時操作系統(tǒng)與傳統(tǒng)操作系統(tǒng)的最大區(qū)別在于對時間的要求。（）

2.實時任務可以沒有截止時間，只要能盡快執(zhí)行即可。（）

3.實時操作系統(tǒng)中，任務優(yōu)先級越高，其執(zhí)行時間越短。（）

4.實時操作系統(tǒng)中，搶占調(diào)度策略會導致任務切換頻繁，從而增加系統(tǒng)開銷。（）

5.非搶占調(diào)度策略中，一旦任務開始執(zhí)行，它將一直執(zhí)行到完成，不會被打斷。（）

6.實時操作系統(tǒng)中，任務的執(zhí)行時間總是小于或等于其截止時間。（）

7.實時任務調(diào)度算法中，最短任務優(yōu)先（SJF）調(diào)度算法總是選擇執(zhí)行時間最短的任務。（）

8.實時操作系統(tǒng)中，任務的優(yōu)先級繼承協(xié)議（PIC）可以避免優(yōu)先級反轉(zhuǎn)問題。（）

9.實時操作系統(tǒng)中，任務的優(yōu)先級天花板協(xié)議（PDP）可以確保高優(yōu)先級任務不會餓死。（）

10.實時操作系統(tǒng)中，任務的響應時間是指任務從開始到完成所需的總時間。（）

11.實時操作系統(tǒng)中，任務的延遲是指任務從提交到開始執(zhí)行所需的時間。（）

12.實時操作系統(tǒng)中，任務的周轉(zhuǎn)時間是指任務完成所需的總時間。（）

13.實時操作系統(tǒng)中，任務的吞吐量是指單位時間內(nèi)系統(tǒng)能處理的任務數(shù)量。（）

14.實時操作系統(tǒng)中，任務的執(zhí)行時間是指任務實際運行的時間。（）

15.實時操作系統(tǒng)中，任務的資源需求是指任務執(zhí)行過程中所需的資源數(shù)量。（）

16.實時操作系統(tǒng)中，任務的截止時間是指任務必須完成的時間點。（）

17.實時操作系統(tǒng)中，任務的優(yōu)先級越高，其響應時間越短。（）

18.實時操作系統(tǒng)中，任務的優(yōu)先級越低，其響應時間越長。（）

19.實時操作系統(tǒng)中，任務的優(yōu)先級繼承協(xié)議（PIC）會導致任務優(yōu)先級升高。（）

20.實時操作系統(tǒng)中，任務的優(yōu)先級天花板協(xié)議（PDP）會導致任務優(yōu)先級降低。（）

五、主觀題（本題共4小題，每題5分，共20分）

1.請簡述實時操作系統(tǒng)設計與分析的主要任務和挑戰(zhàn)，并說明為什么實時操作系統(tǒng)在工業(yè)控制和嵌入式系統(tǒng)等領域具有重要意義。

2.論述實時操作系統(tǒng)中搶占調(diào)度策略和非搶占調(diào)度策略的優(yōu)缺點，并分析在實際應用中如何選擇合適的調(diào)度策略。

3.設計一個簡單的實時操作系統(tǒng)任務調(diào)度算法，并說明其原理和可能存在的問題。

4.分析實時操作系統(tǒng)性能評價指標（如響應時間、延遲、周轉(zhuǎn)時間等）之間的關系，并討論如何通過優(yōu)化這些指標來提高實時系統(tǒng)的性能。

六、案例題（本題共2小題，每題5分，共10分）

1.案例一：設計一個實時操作系統(tǒng)中的任務調(diào)度器，該系統(tǒng)需要處理以下三個任務：

-任務A：優(yōu)先級為3，周期為10ms，執(zhí)行時間為5ms。

-任務B：優(yōu)先級為2，周期為20ms，執(zhí)行時間為8ms。

-任務C：優(yōu)先級為1，周期為30ms，執(zhí)行時間為10ms。

設計一個調(diào)度算法，并分析該算法在滿足實時性要求下的調(diào)度結(jié)果。

2.案例二：某實時系統(tǒng)中有兩個任務，任務A和任務B，它們具有以下特性：

-任務A：優(yōu)先級為5，截止時間為T1，執(zhí)行時間為10ms。

-任務B：優(yōu)先級為4，截止時間為T2，執(zhí)行時間為15ms。

假設T1<T2，系統(tǒng)采用搶占式調(diào)度策略。請分析在以下情況下，任務能否按時完成：

-系統(tǒng)空閑時，任務A和任務B同時到達。

-系統(tǒng)忙碌時，任務A在任務B之前到達，但任務B的執(zhí)行時間較長。

-系統(tǒng)忙碌時，任務A在任務B之后到達，但任務B的執(zhí)行時間較短。

標準答案

一、單項選擇題

1.B

2.C

3.A

4.A

5.B

6.C

7.D

8.B

9.A

10.B

11.A

12.C

13.A

14.A

15.A

16.A

17.B

18.D

19.A

20.B

21.A

22.A

23.D

24.D

25.D

26.A

27.A

28.A

29.D

30.D

二、多選題

1.ABCD

2.ABC

3.ABC

4.ABC

5.ABCD

6.ABCD

7.ABCD

8.ABD

9.ABCD

10.ABCD

11.ABCD

12.ABC

13.ABC

14.ABCD

15.ABCD

16.ABCD

17.ABCD

18.ABCD

19.ABCD

20.ABCD

三、填空題

1.實時控制

2.確定性，響應性

3.截止時間

4.最高優(yōu)先級

5.預定義，動態(tài)調(diào)整

6.資源需求

7.截止時間

8.高優(yōu)先級任務立即執(zhí)行

9.任務切換開銷小

10.響應時間，延遲，周轉(zhuǎn)時間

11.相同