學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)學(xué)校________________班級(jí)____________姓名____________考場____________準(zhǔn)考證號(hào)…………密…………封…………線…………內(nèi)…………不…………要…………答…………題…………第1頁，共3頁湖北師范大學(xué)《嵌入式微控制器課程設(shè)計(jì)》

2023-2024學(xué)年第二學(xué)期期末試卷題號(hào)一二三四總分得分一、單選題（本大題共25個(gè)小題，每小題1分，共25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、當(dāng)設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的可穿戴健康監(jiān)測設(shè)備時(shí)，需要考慮到設(shè)備的舒適性和佩戴方式。對(duì)于傳感器的選擇和布局，以下哪種方案可能是最優(yōu)的？（）A.集成式傳感器B.分布式傳感器C.柔性傳感器D.以上都有可能2、在嵌入式系統(tǒng)中，電源管理對(duì)于延長設(shè)備的電池壽命非常重要。假設(shè)一個(gè)便攜式嵌入式設(shè)備需要在不同的工作模式下保持低功耗。以下關(guān)于電源管理的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以通過動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器的頻率和電壓來降低功耗B.設(shè)備在待機(jī)模式下應(yīng)關(guān)閉不必要的硬件模塊以節(jié)省電量C.電源管理策略只需要考慮硬件的功耗特性，與軟件的運(yùn)行狀態(tài)無關(guān)D.采用智能電源管理算法可以根據(jù)設(shè)備的使用情況自動(dòng)調(diào)整電源模式3、在嵌入式系統(tǒng)的存儲(chǔ)保護(hù)方面，需要防止非法訪問和數(shù)據(jù)破壞。假設(shè)一個(gè)多任務(wù)的嵌入式系統(tǒng)。以下關(guān)于存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)制的描述，正確的是：（）A.不設(shè)置存儲(chǔ)保護(hù)，讓任務(wù)自由訪問系統(tǒng)內(nèi)存B.利用內(nèi)存管理單元（MMU）實(shí)現(xiàn)地址空間隔離和訪問權(quán)限控制C.存儲(chǔ)保護(hù)會(huì)增加系統(tǒng)開銷，應(yīng)盡量避免使用D.嵌入式系統(tǒng)不需要存儲(chǔ)保護(hù)機(jī)制4、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核架構(gòu)對(duì)于系統(tǒng)性能和資源利用有著重要影響。假設(shè)一個(gè)資源受限的嵌入式設(shè)備，需要高效地運(yùn)行多個(gè)任務(wù)。以下關(guān)于內(nèi)核架構(gòu)的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.微內(nèi)核架構(gòu)將核心功能精簡，只保留最基本的部分，其他功能作為服務(wù)運(yùn)行在用戶空間，提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性B.宏內(nèi)核架構(gòu)將系統(tǒng)的主要功能都集成在內(nèi)核中，減少了內(nèi)核與用戶空間的切換開銷，提高了系統(tǒng)的性能C.混合內(nèi)核架構(gòu)結(jié)合了微內(nèi)核和宏內(nèi)核的優(yōu)點(diǎn)，在保證性能的同時(shí)具備一定的可擴(kuò)展性D.對(duì)于資源受限的嵌入式設(shè)備，宏內(nèi)核架構(gòu)總是比微內(nèi)核架構(gòu)更適合，因?yàn)槠湫阅芨?、在嵌入式操作系統(tǒng)中，內(nèi)存管理是一個(gè)關(guān)鍵問題。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要同時(shí)運(yùn)行多個(gè)任務(wù)，且這些任務(wù)對(duì)內(nèi)存的需求各不相同。為了有效地利用有限的內(nèi)存資源，同時(shí)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和響應(yīng)性，以下哪種內(nèi)存管理策略最為合適？（）A.固定分區(qū)分配B.動(dòng)態(tài)分區(qū)分配C.分頁式存儲(chǔ)管理D.分段式存儲(chǔ)管理6、嵌入式操作系統(tǒng)中的存儲(chǔ)管理需要考慮閃存的特殊性質(zhì)，如有限的寫入次數(shù)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備頻繁寫入數(shù)據(jù)到閃存，為了延長閃存的壽命，以下哪種方法可能被采用？（）A.使用磨損均衡算法，均勻分配寫入操作到不同的閃存區(qū)域B.減少寫入操作的頻率，通過緩存數(shù)據(jù)批量寫入C.采用更高級(jí)的閃存技術(shù)，如3DNAND閃存，提高耐用性D.以上方法都可以有效地延長閃存的使用壽命7、當(dāng)開發(fā)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)時(shí)，對(duì)任務(wù)的調(diào)度要求非常嚴(yán)格。假設(shè)系統(tǒng)中有多個(gè)關(guān)鍵任務(wù)和非關(guān)鍵任務(wù)，關(guān)鍵任務(wù)需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成執(zhí)行，以確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。在這種情況下，以下哪種任務(wù)調(diào)度算法能夠最好地滿足實(shí)時(shí)性要求？（）A.先來先服務(wù)調(diào)度算法B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法C.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度算法D.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法8、嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）用于提供準(zhǔn)確的時(shí)間信息。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備需要在斷電后仍然保持時(shí)間的準(zhǔn)確性，以下關(guān)于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.實(shí)時(shí)時(shí)鐘通常由電池供電，以保證在系統(tǒng)斷電時(shí)仍能運(yùn)行B.實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以通過外部信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)，提高時(shí)間的準(zhǔn)確性C.嵌入式操作系統(tǒng)可以通過讀取實(shí)時(shí)時(shí)鐘的值來獲取當(dāng)前時(shí)間D.實(shí)時(shí)時(shí)鐘的精度不受溫度和電壓等環(huán)境因素的影響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信號(hào)量和互斥鎖來實(shí)現(xiàn)，不需要考慮其他因素10、在嵌入式操作系統(tǒng)中，以下哪種內(nèi)存分配方式速度較快但容易產(chǎn)生內(nèi)存碎片？（）A.動(dòng)態(tài)分配B.靜態(tài)分配C.堆分配D.棧分配11、在嵌入式系統(tǒng)的能耗優(yōu)化中，除了硬件設(shè)計(jì)，操作系統(tǒng)也能發(fā)揮作用。假設(shè)一個(gè)電池供電的嵌入式設(shè)備需要延長工作時(shí)間。以下關(guān)于操作系統(tǒng)層面能耗優(yōu)化的描述，正確的是：（）A.動(dòng)態(tài)調(diào)整處理器電壓和頻率，根據(jù)任務(wù)負(fù)載降低能耗B.關(guān)閉所有節(jié)能功能，以保證系統(tǒng)性能不受影響C.能耗優(yōu)化主要由硬件完成，操作系統(tǒng)作用有限D(zhuǎn).操作系統(tǒng)的能耗優(yōu)化措施對(duì)電池壽命沒有顯著影響12、在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)時(shí)鐘（RTC）是一個(gè)重要的組件。假設(shè)一個(gè)考勤系統(tǒng)的嵌入式設(shè)備需要準(zhǔn)確記錄時(shí)間。以下關(guān)于實(shí)時(shí)時(shí)鐘的使用，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.實(shí)時(shí)時(shí)鐘可以在系統(tǒng)斷電時(shí)依靠備用電池保持時(shí)間的準(zhǔn)確性B.不需要對(duì)實(shí)時(shí)時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)，其初始設(shè)置就是準(zhǔn)確的C.可以通過軟件編程設(shè)置實(shí)時(shí)時(shí)鐘的時(shí)間和日期D.實(shí)時(shí)時(shí)鐘的精度會(huì)影響系統(tǒng)對(duì)時(shí)間的記錄和處理13、在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的上下文切換時(shí)間對(duì)系統(tǒng)性能有影響。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要頻繁進(jìn)行任務(wù)切換。以下關(guān)于減少上下文切換時(shí)間的方法，正確的是：（）A.優(yōu)化任務(wù)的保存和恢復(fù)操作，減少數(shù)據(jù)的保存和恢復(fù)量B.增加任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間，減少任務(wù)切換的頻率C.簡化任務(wù)的上下文信息，只保存關(guān)鍵的狀態(tài)數(shù)據(jù)D.以上方法都可以有效地減少實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的上下文切換時(shí)間14、嵌入式操作系統(tǒng)的文件系統(tǒng)對(duì)于數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理至關(guān)重要。假設(shè)有一個(gè)嵌入式設(shè)備，需要頻繁地讀寫小文件，并且對(duì)存儲(chǔ)介質(zhì)的空間利用率要求較高。以下哪種文件系統(tǒng)可能是最適合的選擇？（）A.FAT32B.NTFSC.ext4D.JFFS215、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要在低功耗的情況下保持系統(tǒng)的運(yùn)行。假設(shè)一個(gè)基于電池供電的嵌入式設(shè)備，在系統(tǒng)空閑時(shí)需要降低功耗以延長電池壽命。以下哪種技術(shù)可以有效地實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)？（）A.動(dòng)態(tài)電壓頻率調(diào)整B.關(guān)閉部分不必要的硬件設(shè)備C.進(jìn)入睡眠模式D.以上都是16、嵌入式操作系統(tǒng)的啟動(dòng)參數(shù)配置對(duì)系統(tǒng)的初始化和運(yùn)行有重要影響。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)需要根據(jù)不同的應(yīng)用場景配置啟動(dòng)參數(shù)。以下關(guān)于啟動(dòng)參數(shù)配置的描述，正確的是：（）A.使用固定的啟動(dòng)參數(shù)，不進(jìn)行靈活配置B.通過配置文件或命令行參數(shù)，根據(jù)具體需求定制系統(tǒng)啟動(dòng)行為C.啟動(dòng)參數(shù)配置復(fù)雜且容易出錯(cuò)，應(yīng)盡量避免修改D.啟動(dòng)參數(shù)配置對(duì)系統(tǒng)性能和功能沒有實(shí)質(zhì)影響17、嵌入式操作系統(tǒng)中的文件系統(tǒng)通常需要支持掉電保護(hù)。假設(shè)一個(gè)嵌入式設(shè)備在寫入文件時(shí)突然掉電。以下關(guān)于掉電保護(hù)的描述，哪一項(xiàng)是不正確的？（）A.可以采用日志文件系統(tǒng)來記錄文件操作的過程，以便在掉電后恢復(fù)B.掉電保護(hù)機(jī)制需要硬件提供電源備份或者電容儲(chǔ)能C.文件系統(tǒng)的緩存管理對(duì)于掉電保護(hù)至關(guān)重要，應(yīng)及時(shí)將緩存數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)介質(zhì)D.一旦發(fā)生掉電，文件系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)必然會(huì)丟失，無法恢復(fù)18、在嵌入式系統(tǒng)開發(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實(shí)現(xiàn)功能B.代碼精簡，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19、嵌入式操作系統(tǒng)的內(nèi)核裁剪是為了滿足特定系統(tǒng)的需求。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)只需要支持基本的任務(wù)調(diào)度和內(nèi)存管理功能，以下關(guān)于內(nèi)核裁剪的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以去除不必要的內(nèi)核模塊和功能，減小內(nèi)核體積B.內(nèi)核裁剪需要對(duì)操作系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)有深入的了解C.裁剪后的內(nèi)核性能一定比完整內(nèi)核更高D.內(nèi)核裁剪需要在滿足系統(tǒng)需求的前提下進(jìn)行，避免影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性20、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性是一個(gè)關(guān)鍵的特性。假設(shè)一個(gè)醫(yī)療設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)需要在嚴(yán)格的時(shí)間限制內(nèi)處理傳感器數(shù)據(jù)并做出響應(yīng)，以確?；颊叩陌踩?。以下關(guān)于實(shí)時(shí)性的描述，哪一項(xiàng)是正確的？（）A.硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)允許偶爾的任務(wù)超時(shí)，只要不頻繁發(fā)生B.軟實(shí)時(shí)系統(tǒng)對(duì)任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間有嚴(yán)格的要求，必須在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成C.硬實(shí)時(shí)系統(tǒng)必須保證所有任務(wù)都能在規(guī)定的截止時(shí)間之前完成D.實(shí)時(shí)性只與操作系統(tǒng)的調(diào)度算法有關(guān)，與硬件性能無關(guān)21、嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)內(nèi)核通常需要滿足嚴(yán)格的時(shí)間約束。假設(shè)一個(gè)實(shí)時(shí)內(nèi)核需要在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成任務(wù)調(diào)度和中斷處理，以下關(guān)于實(shí)時(shí)內(nèi)核性能評(píng)估的描述，哪一項(xiàng)是不準(zhǔn)確的？（）A.可以通過測量任務(wù)切換時(shí)間、中斷響應(yīng)時(shí)間等指標(biāo)來評(píng)估實(shí)時(shí)內(nèi)核的性能B.實(shí)時(shí)內(nèi)核的性能只與軟件實(shí)現(xiàn)有關(guān)，與硬件平臺(tái)無關(guān)C.最壞情況執(zhí)行時(shí)間（WCET）是評(píng)估實(shí)時(shí)內(nèi)核性能的重要參數(shù)之一D.實(shí)時(shí)內(nèi)核的性能評(píng)估需要在實(shí)際的應(yīng)用場景中進(jìn)行，以獲得準(zhǔn)確的結(jié)果22、對(duì)于一個(gè)運(yùn)行嵌入式操作系統(tǒng)的智能安防監(jiān)控設(shè)備，需要對(duì)大量的視頻數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)和檢索。以下哪種存儲(chǔ)技術(shù)和文件系統(tǒng)組合能夠提供高效的視頻存儲(chǔ)和快速的檢索功能？（）A.機(jī)械硬盤搭配FAT文件系統(tǒng)B.固態(tài)硬盤搭配NTFS文件系統(tǒng)C.閃存芯片搭配EXT文件系統(tǒng)D.專用的視頻存儲(chǔ)芯片搭配特定的視頻文件系統(tǒng)23、當(dāng)一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)需要支持多種不同類型的外部存儲(chǔ)設(shè)備，如SD卡、U盤和固態(tài)硬盤，以下哪種存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)架構(gòu)能夠更好地實(shí)現(xiàn)對(duì)這些設(shè)備的統(tǒng)一管理和兼容？（）A.為每種存儲(chǔ)設(shè)備單獨(dú)編寫驅(qū)動(dòng)程序B.基于通用的存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)框架，為不同設(shè)備編寫適配層C.使用操作系統(tǒng)自帶的默認(rèn)存儲(chǔ)驅(qū)動(dòng)，不進(jìn)行定制D.只支持一種主流的存儲(chǔ)設(shè)備，放棄對(duì)其他設(shè)備的支持24、嵌入式操作系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性對(duì)于系統(tǒng)的正常運(yùn)行至關(guān)重要。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)運(yùn)行在惡劣的環(huán)境中，可能會(huì)受到電磁干擾和溫度變化的影響。為了提高系統(tǒng)的可靠性，以下哪種措施可能是有效的？（）A.增加硬件冗余，如備用電源和存儲(chǔ)設(shè)備B.采用容錯(cuò)算法，能夠在出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)自動(dòng)恢復(fù)C.進(jìn)行嚴(yán)格的軟件測試和驗(yàn)證，確保代碼的質(zhì)量D.以上措施都可以提高系統(tǒng)在惡劣環(huán)境下的可靠性25、嵌入式操作系統(tǒng)中的中斷向量表用于處理各種中斷。假設(shè)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中添加了新的外部中斷源，以下關(guān)于中斷向量表配置的描述，正確的是：（）A.需要在中斷向量表中為新的中斷源分配相應(yīng)的中斷處理函數(shù)入口地址B.中斷向量表的配置在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)完成，運(yùn)行過程中不能修改C.可以將多個(gè)中斷源映射到同一個(gè)中斷處理函數(shù)，以減少代碼量D.中斷向量表的大小是固定的，不能添加新的中斷源二、簡答題（本大題共4個(gè)小題，共20分)1、（本題5分）解釋消息隊(duì)列在嵌入式操作系統(tǒng)中的作用。2、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的任務(wù)切換開銷如何降低？3、（本題5分）簡述嵌入式系統(tǒng)中的代碼安全加固措施。4、（本題5分）解釋專用加密芯片和硬件指令集的使用。三、編程題（本大題共5個(gè)小題，共25分)1、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)一個(gè)并查集數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行集合合并和查找操作。2、（本題5分）設(shè)計(jì)一個(gè)基于嵌入式操作系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度程序，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)任務(wù)的交替執(zhí)行。3、（本題5分）利用嵌入式操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)一個(gè)SD卡讀寫程序，存儲(chǔ)和讀取文件。4、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)嵌入式程序，使用pH值傳感器檢測溶液的pH值。5、（本題5分）實(shí)現(xiàn)一個(gè)嵌入式