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《嵌入式系統(tǒng)設計實踐》2023-2024學年第二學期期末試卷院(系)_______班級_______學號_______姓名_______題號一二三四總分得分一、單選題（本大題共15個小題，每小題2分，共30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、在嵌入式操作系統(tǒng)中，代碼的優(yōu)化對于提高系統(tǒng)性能至關重要。假設一個關鍵函數(shù)需要在有限的時間內(nèi)完成大量計算，為了提高其執(zhí)行效率，以下哪種優(yōu)化方法最為有效？（）A.算法改進B.代碼向量化C.減少函數(shù)調(diào)用D.以上方法綜合運用2、在嵌入式系統(tǒng)中，存儲設備的選擇需要綜合考慮性能、成本和可靠性等因素。假設一個嵌入式設備需要頻繁讀寫數(shù)據(jù)，對存儲速度有較高要求，但成本預算有限。以下哪種存儲設備最為適合？（）A.機械硬盤B.固態(tài)硬盤C.閃存D.光盤3、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性的保證不僅取決于軟件，還與硬件密切相關。假設一個嵌入式系統(tǒng)需要處理高速的外部事件，對響應時間的要求在微秒級別。為了滿足這種苛刻的實時性要求，以下哪種硬件和軟件的配合方式最為關鍵？（）A.高性能的CPU和簡單的操作系統(tǒng)B.專用的實時硬件和定制的操作系統(tǒng)C.通用的硬件平臺和復雜的操作系統(tǒng)D.低功耗的硬件和開源的操作系統(tǒng)4、在嵌入式操作系統(tǒng)中，實時性是一個關鍵的特性。假設一個醫(yī)療設備的嵌入式系統(tǒng)需要在嚴格的時間限制內(nèi)處理傳感器數(shù)據(jù)并做出響應，以確保患者的安全。以下關于實時性的描述，哪一項是正確的？（）A.硬實時系統(tǒng)允許偶爾的任務超時，只要不頻繁發(fā)生B.軟實時系統(tǒng)對任務的響應時間有嚴格的要求，必須在規(guī)定時間內(nèi)完成C.硬實時系統(tǒng)必須保證所有任務都能在規(guī)定的截止時間之前完成D.實時性只與操作系統(tǒng)的調(diào)度算法有關，與硬件性能無關5、當開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能電表時，需要實現(xiàn)高精度的電量計量和數(shù)據(jù)存儲。對于電量計量芯片的選擇和接口設計，以下哪種方案可能是最合適的？（）A.專用計量芯片B.通用ADC芯片C.集成在微控制器中的ADCD.以上都有可能6、在嵌入式系統(tǒng)的圖形界面開發(fā)中，需要考慮資源受限和用戶體驗。假設一個小型嵌入式設備需要顯示簡單的圖形界面。以下關于圖形界面選擇的描述，正確的是：（）A.使用復雜的圖形庫，提供豐富的圖形效果B.選擇輕量級的圖形庫，如MiniGUI，滿足基本需求并節(jié)省資源C.不使用圖形界面，通過命令行與用戶交互D.圖形界面的選擇對系統(tǒng)性能沒有影響7、嵌入式操作系統(tǒng)常常需要進行任務調(diào)度。假設一個智能手表的嵌入式系統(tǒng)，其中有顯示更新任務、傳感器數(shù)據(jù)采集任務和通信任務等。在這種情況下，以下哪種任務調(diào)度算法可能最適合？（）A.先來先服務調(diào)度算法，按照任務到達的先后順序執(zhí)行B.優(yōu)先級調(diào)度算法，根據(jù)任務的重要性和緊急程度分配優(yōu)先級C.時間片輪轉調(diào)度算法，每個任務輪流獲得固定的執(zhí)行時間D.隨機調(diào)度算法，隨機選擇任務執(zhí)行，以實現(xiàn)公平性8、嵌入式操作系統(tǒng)的任務調(diào)度算法直接影響系統(tǒng)的性能和實時性。假設一個有多個實時任務和非實時任務的系統(tǒng)。以下關于任務調(diào)度算法選擇的描述，正確的是：（）A.采用先來先服務（FCFS）調(diào)度算法，保證任務的公平性B.選擇基于優(yōu)先級的調(diào)度算法，優(yōu)先執(zhí)行實時任務C.使用時間片輪轉調(diào)度算法，平均分配CPU時間給所有任務D.任務調(diào)度算法對系統(tǒng)性能影響不大，可以隨意選擇9、嵌入式操作系統(tǒng)的存儲保護機制用于防止任務訪問非法的內(nèi)存區(qū)域。假設一個多任務嵌入式系統(tǒng)。以下關于存儲保護的描述，哪一項是不正確的？（）A.存儲保護可以通過內(nèi)存分頁或分段機制來實現(xiàn)B.當任務試圖訪問非法內(nèi)存時，操作系統(tǒng)會產(chǎn)生異常并進行處理C.存儲保護機制會增加系統(tǒng)的開銷，但可以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性D.為了提高系統(tǒng)性能，在一些簡單的嵌入式系統(tǒng)中可以不啟用存儲保護機制10、在一個嵌入式實時控制系統(tǒng)中，如機器人控制系統(tǒng)，需要對多個關節(jié)的運動進行精確同步控制。為了實現(xiàn)這一目標，以下哪種同步機制可能會被應用？（）A.硬件定時器B.軟件定時器C.中斷同步D.以上都是11、嵌入式操作系統(tǒng)中的任務優(yōu)先級反轉是一個需要解決的問題。假設一個高優(yōu)先級任務因為等待一個被低優(yōu)先級任務占用的資源而被阻塞。以下關于解決任務優(yōu)先級反轉的方法，正確的是：（）A.使用優(yōu)先級繼承機制，暫時提高占用資源的低優(yōu)先級任務的優(yōu)先級B.始終保持高優(yōu)先級任務的優(yōu)先級不變，讓低優(yōu)先級任務等待C.降低高優(yōu)先級任務的優(yōu)先級，避免出現(xiàn)優(yōu)先級反轉D.直接終止低優(yōu)先級任務，釋放資源給高優(yōu)先級任務12、當開發(fā)一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的實時控制系統(tǒng)時，對任務的調(diào)度要求非常嚴格。假設系統(tǒng)中有多個關鍵任務和非關鍵任務，關鍵任務需要在規(guī)定的時間內(nèi)完成執(zhí)行，以確保系統(tǒng)的正常運行。在這種情況下，以下哪種任務調(diào)度算法能夠最好地滿足實時性要求？（）A.先來先服務調(diào)度算法B.優(yōu)先級調(diào)度算法C.時間片輪轉調(diào)度算法D.最短作業(yè)優(yōu)先調(diào)度算法13、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的工業(yè)控制設備中，例如數(shù)控機床的控制系統(tǒng)，需要對多個執(zhí)行機構進行精確的定時控制，以保證加工精度和效率。以下哪種定時機制在這種情況下能夠提供更高的定時精度和穩(wěn)定性？（）A.軟件定時器，通過操作系統(tǒng)的時鐘中斷實現(xiàn)B.硬件定時器，利用專門的定時器芯片C.基于網(wǎng)絡時間協(xié)議（NTP）的定時D.不使用定時機制，依靠任務的執(zhí)行順序控制14、在嵌入式系統(tǒng)的實時性要求較高的情況下，中斷處理是一個關鍵環(huán)節(jié)。假設一個嵌入式系統(tǒng)正在執(zhí)行一個關鍵任務，此時發(fā)生了一個高優(yōu)先級的中斷。以下關于中斷處理的描述，哪一項是不準確的？（）A.系統(tǒng)會立即暫停當前任務，轉去處理中斷B.中斷處理程序應該盡可能短小精悍，以減少中斷響應時間C.中斷處理完成后，系統(tǒng)會回到被中斷的任務繼續(xù)執(zhí)行D.中斷處理程序可以進行復雜的計算和數(shù)據(jù)處理，以充分利用中斷時間15、在一個基于嵌入式操作系統(tǒng)的智能農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中，需要在野外環(huán)境中長時間穩(wěn)定運行，并且能夠適應溫度、濕度等環(huán)境因素的變化。為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，以下哪種硬件防護措施可能會被采??？（）A.防水防塵設計B.寬溫工作設計C.電磁屏蔽設計D.以上都是二、簡答題（本大題共3個小題，共15分)1、（本題5分）嵌入式操作系統(tǒng)中的安全啟動機制是如何實現(xiàn)的？2、（本題5分）解釋如何使用內(nèi)存泄漏檢測工具排查嵌入式系統(tǒng)中的內(nèi)存泄漏問題。3、（本題5分）在嵌入式系統(tǒng)中，如何進行多任務同步？三、分析題（本大題共5個小題，共25分)1、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在安防監(jiān)控視頻分析系統(tǒng)中的地位。論述其在視頻分析、事件檢測和報警處理中的作用，以及面臨的挑戰(zhàn)，如算法復雜性和實時性要求。2、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)在安防監(jiān)控門禁一體機中的地位。論述其在人員識別、門禁控制和安全管理中的作用，以及對穩(wěn)定性和安全性的要求。3、（本題5分）分析嵌入式操作系統(tǒng)中的實時任務調(diào)度的可預測性。解釋實時任務調(diào)度可預測性的重要性，分析如何提高嵌入式系統(tǒng)中實時任務調(diào)度的可預測性。4、（本題5分）結合實際案例，分析嵌入式操作系統(tǒng)在智能醫(yī)療設備中的應用。討論其在數(shù)據(jù)處理、遠程醫(yī)療、設備可靠性等方面的優(yōu)勢和不足。5、（本題5分）探討嵌入式操作系統(tǒng)在智能氣體傳感器中的作用。智能氣體傳感器需要準確檢測特定氣體的濃度，嵌入式操作系統(tǒng)如何