C語言編程中的實時系統(tǒng)開發(fā)實例試題及答案姓名：____________________

一、單項選擇題（每題2分，共10題）

1.實時系統(tǒng)開發(fā)中，以下哪個概念描述了系統(tǒng)能夠在規(guī)定的時間內(nèi)完成特定任務(wù)的能力？

A.可靠性

B.響應(yīng)性

C.可維護性

D.可擴展性

2.在實時系統(tǒng)中，以下哪個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)通常用于存儲和調(diào)度任務(wù)？

A.隊列

B.棧

C.樹

D.圖

3.以下哪個函數(shù)是C語言中用于創(chuàng)建線程的標準函數(shù)？

A.pthread_create

B.thread_create

C.create_thread

D.new_thread

4.在實時系統(tǒng)中，為了保證任務(wù)的實時性，通常采用以下哪種調(diào)度策略？

A.先到先服務(wù)（FCFS）

B.最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）

C.最短剩余時間優(yōu)先（SRTF）

D.輪轉(zhuǎn)調(diào)度

5.以下哪個函數(shù)是C語言中用于設(shè)置線程優(yōu)先級的標準函數(shù)？

A.pthread_setschedparam

B.set_priority

C.pthread_setpriority

D.priority_set

6.在實時系統(tǒng)中，以下哪個函數(shù)用于獲取當(dāng)前線程的優(yōu)先級？

A.pthread_getschedparam

B.get_priority

C.pthread_getpriority

D.priority_get

7.實時系統(tǒng)中，以下哪個概念描述了任務(wù)在規(guī)定時間內(nèi)的完成情況？

A.完成度

B.響應(yīng)時間

C.周期

D.優(yōu)先級

8.在實時系統(tǒng)中，以下哪個函數(shù)用于設(shè)置任務(wù)的超時時間？

A.pthread_settimeout

B.set_timeout

C.pthread_timeout

D.timeout_set

9.實時系統(tǒng)中，以下哪個函數(shù)用于檢測任務(wù)是否超時？

A.pthread_timedwait

B.timedwait

C.pthread_wait

D.wait

10.在實時系統(tǒng)中，以下哪個函數(shù)用于釋放線程？

A.pthread_join

B.join_thread

C.pthread_destroy

D.destroy_thread

二、多項選擇題（每題3分，共10題）

1.實時系統(tǒng)開發(fā)中，以下哪些因素可能影響任務(wù)的實時性？

A.硬件資源

B.軟件設(shè)計

C.外部干擾

D.操作系統(tǒng)調(diào)度

E.用戶輸入

2.在實時系統(tǒng)設(shè)計中，以下哪些技術(shù)可以提高系統(tǒng)的實時性能？

A.多線程編程

B.硬件加速

C.預(yù)分時調(diào)度

D.內(nèi)存管理優(yōu)化

E.代碼優(yōu)化

3.以下哪些是實時系統(tǒng)開發(fā)中常用的同步機制？

A.互斥鎖

B.信號量

C.條件變量

D.讀寫鎖

E.管道

4.在實時系統(tǒng)中，以下哪些是任務(wù)調(diào)度策略的關(guān)鍵參數(shù)？

A.優(yōu)先級

B.周期

C.完成時間

D.響應(yīng)時間

E.執(zhí)行時間

5.以下哪些是實時系統(tǒng)開發(fā)中常見的實時操作系統(tǒng)（RTOS）？

A.FreeRTOS

B.VxWorks

C.QNX

D.Linux

E.Windows

6.在實時系統(tǒng)中，以下哪些是用于處理中斷的函數(shù)或方法？

A.中斷服務(wù)例程（ISR）

B.中斷向量表

C.異常處理

D.信號處理

E.上下文切換

7.以下哪些是實時系統(tǒng)開發(fā)中用于性能分析和調(diào)試的工具？

A.性能計數(shù)器

B.調(diào)試器

C.代碼覆蓋率分析

D.內(nèi)存泄漏檢測

E.代碼審查

8.在實時系統(tǒng)中，以下哪些是用于任務(wù)調(diào)度的算法？

A.最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）

B.最短剩余時間優(yōu)先（SRTF）

C.輪轉(zhuǎn)調(diào)度

D.先到先服務(wù)（FCFS）

E.多級反饋隊列調(diào)度

9.以下哪些是實時系統(tǒng)開發(fā)中用于任務(wù)間通信的方法？

A.共享內(nèi)存

B.消息隊列

C.信號量

D.管道

E.事件

10.在實時系統(tǒng)中，以下哪些是用于處理并發(fā)和同步的C語言庫函數(shù)？

A.pthread_mutex_lock

B.pthread_mutex_unlock

C.pthread_cond_wait

D.pthread_cond_signal

E.pthread_cond_broadcast

三、判斷題（每題2分，共10題）

1.實時系統(tǒng)中的任務(wù)通常具有確定的執(zhí)行時間，因此任務(wù)調(diào)度是實時系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵問題。（）

2.在實時系統(tǒng)中，任務(wù)的優(yōu)先級越高，其執(zhí)行時間就越短。（）

3.實時系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度策略通常采用固定優(yōu)先級調(diào)度。（）

4.實時系統(tǒng)中，中斷服務(wù)例程（ISR）的執(zhí)行時間越短，系統(tǒng)的實時性能越好。（）

5.實時系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度通常不考慮任務(wù)的執(zhí)行時間，只考慮任務(wù)的優(yōu)先級。（）

6.在實時系統(tǒng)中，多線程編程可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和吞吐量。（）

7.實時系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度策略可以保證所有任務(wù)都能在規(guī)定的時間內(nèi)完成。（）

8.實時系統(tǒng)中的任務(wù)通常不會受到操作系統(tǒng)調(diào)度算法的影響。（）

9.實時系統(tǒng)開發(fā)中，硬件資源的選擇對系統(tǒng)的實時性能沒有影響。（）

10.實時系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度策略可以保證任務(wù)的響應(yīng)時間小于其截止時間。（）

四、簡答題（每題5分，共6題）

1.簡述實時系統(tǒng)中任務(wù)調(diào)度的基本概念和重要性。

2.解釋什么是優(yōu)先級繼承協(xié)議，并說明其如何提高實時系統(tǒng)的可靠性。

3.簡要描述實時系統(tǒng)中的中斷處理流程，并說明中斷對實時性能的影響。

4.論述實時系統(tǒng)中任務(wù)調(diào)度策略的選擇對系統(tǒng)性能的影響。

5.解釋什么是實時系統(tǒng)的截止時間，并說明如何評估任務(wù)的實時性能。

6.簡要介紹實時系統(tǒng)中常見的同步機制及其在任務(wù)間通信中的作用。

試卷答案如下

一、單項選擇題

1.B

解析思路：響應(yīng)性是實時系統(tǒng)最基本的要求，指的是系統(tǒng)能在規(guī)定時間內(nèi)對外部事件做出反應(yīng)。

2.A

解析思路：隊列是用于存儲和調(diào)度任務(wù)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，適合實時系統(tǒng)中的任務(wù)管理。

3.A

解析思路：pthread_create是C標準庫中用于創(chuàng)建線程的函數(shù)。

4.C

解析思路：最短剩余時間優(yōu)先（SRTF）是一種常見的實時調(diào)度策略，能夠保證實時性。

5.A

解析思路：pthread_setschedparam是C標準庫中用于設(shè)置線程調(diào)度參數(shù)的函數(shù)。

6.A

解析思路：pthread_getschedparam是C標準庫中用于獲取線程調(diào)度參數(shù)的函數(shù)。

7.B

解析思路：響應(yīng)時間是指任務(wù)從啟動到完成所需的時間，是實時性能的重要指標。

8.A

解析思路：pthread_settimeout是C標準庫中用于設(shè)置線程超時時間的函數(shù)。

9.A

解析思路：pthread_timedwait是C標準庫中用于檢測任務(wù)是否超時的函數(shù)。

10.A

解析思路：pthread_join是C標準庫中用于釋放線程的函數(shù)。

二、多項選擇題

1.ABCD

解析思路：硬件資源、軟件設(shè)計、外部干擾和操作系統(tǒng)調(diào)度都會影響實時性。

2.ABCDE

解析思路：多線程編程、硬件加速、預(yù)分時調(diào)度、內(nèi)存管理優(yōu)化和代碼優(yōu)化都可以提高實時性能。

3.ABCDE

解析思路：互斥鎖、信號量、條件變量、讀寫鎖和管道都是實時系統(tǒng)中常用的同步機制。

4.ABCDE

解析思路：優(yōu)先級、周期、完成時間、響應(yīng)時間和執(zhí)行時間是任務(wù)調(diào)度策略的關(guān)鍵參數(shù)。

5.ABCDE

解析思路：FreeRTOS、VxWorks、QNX、Linux和Windows都是常見的實時操作系統(tǒng)。

6.ABCDE

解析思路：中斷服務(wù)例程（ISR）、中斷向量表、異常處理、信號處理和上下文切換都是處理中斷的方法。

7.ABCDE

解析思路：性能計數(shù)器、調(diào)試器、代碼覆蓋率分析、內(nèi)存泄漏檢測和代碼審查都是性能分析和調(diào)試工具。

8.ABCDE

解析思路：最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）、最短剩余時間優(yōu)先（SRTF）、輪轉(zhuǎn)調(diào)度、先到先服務(wù)（FCFS）和多級反饋隊列調(diào)度都是任務(wù)調(diào)度算法。

9.ABCDE

解析思路：共享內(nèi)存、消息隊列、信號量、管道和事件都是任務(wù)間通信的方法。

10.ABCDE

解析思路：pthread_mutex_lock、pthread_mutex_unlock、pthread_cond_wait、pthread_cond_signal和pthread_cond_broadcast都是處理并發(fā)和同步的C語言庫函數(shù)。

三、判斷題

1.√

解析思路：實時系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度是確保任務(wù)按時完成的關(guān)鍵。

2.×

解析思路：優(yōu)先級越高，并不意味著執(zhí)行時間越短，執(zhí)行時間還受其他因素影響。

3.×

解析思路：固定優(yōu)先級調(diào)度可能不適合所有實時任務(wù)。

4.√

解析思路：ISR執(zhí)行時間短可以減少對實時性能的影響。

5.×

解析思路：任務(wù)調(diào)度策略不僅要考慮優(yōu)先級，還要考慮執(zhí)行時間。

6.√

解析思路：多線程可以提高并發(fā)執(zhí)行和響應(yīng)速度。

7.×

解析思路：操作系統(tǒng)調(diào)度算法會影響實時任務(wù)的執(zhí)行。

8.×

解析思路：硬件資源的選擇對實時性能有直接影響。

9.×

解析思路：硬件資源的選擇對實時性能有顯著影響。

10.√

解析思路：任務(wù)調(diào)度策略需要保證響應(yīng)時間小于截止時間。

四、簡答題

1.實時系統(tǒng)中任務(wù)調(diào)度的基本概念是指根據(jù)一定的策略對任務(wù)進行排序和執(zhí)行，以確保任務(wù)在規(guī)定的時間內(nèi)完成。重要性在于保證實時性能和系統(tǒng)穩(wěn)定性。

2.優(yōu)先級繼承協(xié)議是一種避免優(yōu)先級反轉(zhuǎn)的方法，當(dāng)?shù)蛢?yōu)先級任務(wù)持有高優(yōu)先級任務(wù)所需的資源時，低優(yōu)先級任務(wù)會臨時提升到高優(yōu)先級，釋放資源后恢復(fù)原優(yōu)先級。這樣可以提高實時系統(tǒng)的可靠性。

3.中斷處理流程包括中斷請求、中斷