2025年中級(jí)軟件水平考試《嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)師(綜合知識(shí))》真題解析考試時(shí)間：______分鐘總分：______分姓名：______一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共25分）1.在計(jì)算機(jī)中，信息的最小存儲(chǔ)單位是（）。A.位（bit）B.字節(jié)（Byte）C.字（Word）D.兆（MB）2.下列關(guān)于運(yùn)算器的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A.運(yùn)算器是計(jì)算機(jī)的算術(shù)邏輯單元，負(fù)責(zé)執(zhí)行算術(shù)和邏輯運(yùn)算。B.運(yùn)算器直接訪問(wèn)存儲(chǔ)器以獲取操作數(shù)。C.運(yùn)算器的輸出結(jié)果通常存儲(chǔ)在累加器中。D.運(yùn)算器是控制單元的一部分。3.計(jì)算機(jī)總線按傳輸信息分類，不包括（）。A.數(shù)據(jù)總線B.地址總線C.控制總線D.通信總線4.采用哈佛結(jié)構(gòu)的處理器通常具有（）特點(diǎn)。A.指令和數(shù)據(jù)總線分開(kāi)，寬度相同B.指令和數(shù)據(jù)總線分開(kāi)，指令總線寬于數(shù)據(jù)總線C.指令和數(shù)據(jù)總線合并，共享同一總線D.指令和數(shù)據(jù)總線合并，數(shù)據(jù)總線寬于指令總線5.在馮·諾依曼計(jì)算機(jī)中，指令和數(shù)據(jù)以（）形式存放在存儲(chǔ)器中。A.不同的地址B.不同的總線C.不同的格式D.不同的速度6.CPU執(zhí)行指令的過(guò)程通常包括取指、譯碼、執(zhí)行三個(gè)階段，這體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)工作的（）原理。A.存儲(chǔ)程序B.程序控制流C.并行處理D.指令驅(qū)動(dòng)7.衡量計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度的主要指標(biāo)是（）。A.字長(zhǎng)B.主頻C.存儲(chǔ)容量D.內(nèi)存訪問(wèn)速度8.在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，中斷是指（）。A.程序執(zhí)行出錯(cuò)B.外部設(shè)備請(qǐng)求處理機(jī)服務(wù)C.程序調(diào)用子程序D.程序執(zhí)行速度變慢9.CPU訪問(wèn)內(nèi)存需要經(jīng)過(guò)（）。A.I/O接口B.總線C.控制器D.運(yùn)算器10.下列存儲(chǔ)器中，屬于易失性存儲(chǔ)器的是（）。A.RAMB.ROMC.FlashD.磁盤(pán)11.下列存儲(chǔ)器中，讀寫(xiě)速度最快的是（）。A.SRAMB.DRAMC.FlashD.硬盤(pán)12.下列存儲(chǔ)器中，斷電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失的是（）。A.ROMB.RAMC.FlashD.PROM13.在嵌入式系統(tǒng)中，常用的只讀存儲(chǔ)器ROM常用于存儲(chǔ)（）。A.操作系統(tǒng)內(nèi)核B.應(yīng)用程序C.中斷向量表D.以上都是14.ARM處理器中，通常用（）表示字長(zhǎng)。A.位（bit）B.字節(jié)（Byte）C.字（Word）D.幀大小15.下列關(guān)于ARM處理器工作模式的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A.用戶模式（UserMode）是應(yīng)用程序執(zhí)行的默認(rèn)模式。B.系統(tǒng)模式（SystemMode）具有最高權(quán)限。C.中斷模式（InterruptMode）用于處理中斷請(qǐng)求。D.管理模式（SupervisorMode）用于運(yùn)行操作系統(tǒng)內(nèi)核。16.ARM處理器中，用于控制CPU工作頻率和功耗的部件是（）。A.CacheB.MMUC.PowerManagementUnitD.GPU17.下列接口中，通常用于連接打印機(jī)的是（）。A.UARTB.SPIC.USBD.Ethernet18.下列接口中，屬于同步串行接口的是（）。A.UARTB.SPIC.I2CD.CAN19.在SPI接口中，數(shù)據(jù)傳輸方向是（）。A.半雙工B.全雙工C.單工D.無(wú)線傳輸20.I2C接口通常使用的引腳數(shù)量是（）。A.2根B.3根C.4根D.5根21.下列定時(shí)器/計(jì)數(shù)器應(yīng)用中，錯(cuò)誤的是（）。A.定時(shí)產(chǎn)生中斷B.計(jì)數(shù)外部事件C.生成PWM波形D.存儲(chǔ)程序代碼22.在RTOS中，任務(wù)調(diào)度算法是指（）。A.任務(wù)創(chuàng)建的順序B.任務(wù)銷毀的規(guī)則C.CPU如何分配時(shí)間片給不同任務(wù)執(zhí)行D.任務(wù)優(yōu)先級(jí)的設(shè)置方法23.下列關(guān)于RTOS任務(wù)優(yōu)先級(jí)的描述中，錯(cuò)誤的是（）。A.優(yōu)先級(jí)高的任務(wù)總是先執(zhí)行。B.優(yōu)先級(jí)相同的任務(wù)可能采用時(shí)間片輪轉(zhuǎn)的方式執(zhí)行。C.任務(wù)優(yōu)先級(jí)可以動(dòng)態(tài)改變。D.優(yōu)先級(jí)低的任務(wù)永遠(yuǎn)不能執(zhí)行。24.在RTOS中，臨界區(qū)是指（）。A.任務(wù)執(zhí)行的最小單位B.一段需要保護(hù)共享數(shù)據(jù)的代碼片段C.任務(wù)等待資源的時(shí)間段D.任務(wù)執(zhí)行完成的狀態(tài)25.嵌入式系統(tǒng)中，使用C語(yǔ)言進(jìn)行開(kāi)發(fā)的主要原因是（）。A.C語(yǔ)言語(yǔ)法簡(jiǎn)單B.C語(yǔ)言編譯速度快C.C語(yǔ)言可以直接訪問(wèn)硬件寄存器，且效率較高D.C語(yǔ)言具有良好的可移植性二、簡(jiǎn)答題（每題5分，共25分）1.簡(jiǎn)述計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。2.簡(jiǎn)述中斷響應(yīng)過(guò)程的主要步驟。3.簡(jiǎn)述RTOS與通用操作系統(tǒng)在任務(wù)調(diào)度方面的主要區(qū)別。4.簡(jiǎn)述SPI接口的主要特點(diǎn)。5.簡(jiǎn)述嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)之間的相互影響。三、論述題（10分）1.試述嵌入式系統(tǒng)對(duì)處理器性能的主要要求，并說(shuō)明如何通過(guò)硬件和軟件手段提高嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。四、代碼分析題（10分）1.閱讀以下嵌入式C語(yǔ)言代碼片段，說(shuō)明其功能，并分析其中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)。```cvoidsensor_read(void){inttemp;while(1){temp=read_sensor_data();//讀取傳感器數(shù)據(jù)if(temp>threshold){set_alarm(1);//觸發(fā)報(bào)警}else{set_alarm(0);//關(guān)閉報(bào)警}}}```五、設(shè)計(jì)題（10分）1.設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的嵌入式系統(tǒng)，用于控制一個(gè)電機(jī)。系統(tǒng)需要具備以下功能：*通過(guò)按鍵控制電機(jī)的啟動(dòng)和停止。*通過(guò)電位器調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速。*使用LED指示電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。請(qǐng)簡(jiǎn)述系統(tǒng)所需的主要硬件模塊，并說(shuō)明各模塊之間的連接方式以及實(shí)現(xiàn)上述功能的基本思路。---試卷答案一、單項(xiàng)選擇題1.A2.B3.D4.B5.C6.D7.B8.B9.B10.A11.A12.B13.D14.C15.D16.C17.C18.B19.B20.A21.D22.C23.D24.B25.C二、簡(jiǎn)答題1.計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)系統(tǒng)通常分為寄存器、高速緩存（Cache）、主存（內(nèi)存）和外存（輔助存儲(chǔ)器）幾個(gè)層次。寄存器速度最快但容量最小，用于暫存CPU即將使用的數(shù)據(jù)和指令；Cache介于寄存器和主存之間，用于緩存主存中頻繁訪問(wèn)的數(shù)據(jù)，提高訪問(wèn)速度；主存是計(jì)算機(jī)的主要存儲(chǔ)空間，用于存儲(chǔ)正在運(yùn)行的程序和數(shù)據(jù)；外存容量大但速度慢，用于長(zhǎng)期存儲(chǔ)程序和數(shù)據(jù)。層次結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是速度越快，容量越小，成本越高，并且數(shù)據(jù)可以按一定方式在各層之間進(jìn)行交換。2.中斷響應(yīng)過(guò)程的主要步驟包括：中斷請(qǐng)求產(chǎn)生、中斷判優(yōu)（如果有多個(gè)中斷請(qǐng)求）、保存當(dāng)前CPU狀態(tài)（通常是將程序計(jì)數(shù)器PC和當(dāng)前狀態(tài)寄存器的內(nèi)容壓棧）、選擇中斷服務(wù)程序入口地址、跳轉(zhuǎn)到中斷服務(wù)程序入口地址執(zhí)行中斷服務(wù)程序、中斷服務(wù)程序執(zhí)行完畢、恢復(fù)CPU先前狀態(tài)（出棧）、返回?cái)帱c(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行原來(lái)的程序。3.RTOS與通用操作系統(tǒng)在任務(wù)調(diào)度方面的主要區(qū)別在于：RTOS通常面向?qū)崟r(shí)性要求，強(qiáng)調(diào)任務(wù)的響應(yīng)時(shí)間和吞吐量，調(diào)度算法往往與任務(wù)優(yōu)先級(jí)緊密相關(guān)，并追求確定性的調(diào)度；而通用操作系統(tǒng)更注重資源的公平分配和系統(tǒng)的整體效率，調(diào)度算法種類繁多，可能考慮多種因素，實(shí)時(shí)性不是首要目標(biāo)。4.SPI接口的主要特點(diǎn)是：同步串行接口，使用時(shí)鐘線（SCLK）同步數(shù)據(jù)傳輸；全雙工通信，即可以同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收；通常使用主從結(jié)構(gòu)，一個(gè)主設(shè)備可以與多個(gè)從設(shè)備通信；數(shù)據(jù)傳輸速度快；硬件連接相對(duì)簡(jiǎn)單，但通常需要額外的片選信號(hào)（CS）。5.嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)過(guò)程中，硬件設(shè)計(jì)與軟件設(shè)計(jì)相互影響顯著。硬件設(shè)計(jì)決定了系統(tǒng)的物理平臺(tái)、外設(shè)資源和性能限制，這些都會(huì)影響軟件的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，例如軟件需要根據(jù)硬件提供的接口和指令集進(jìn)行編寫(xiě)；軟件設(shè)計(jì)的要求，如功能、性能、實(shí)時(shí)性等，也會(huì)反過(guò)來(lái)指導(dǎo)硬件的選擇和設(shè)計(jì)，例如對(duì)實(shí)時(shí)性要求高的系統(tǒng)可能需要選擇帶有硬件定時(shí)器的處理器。三、論述題嵌入式系統(tǒng)對(duì)處理器性能的主要要求包括高運(yùn)行速度、低功耗、實(shí)時(shí)性、高可靠性等。提高嵌入式系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的方法包括硬件手段和軟件手段。硬件手段包括選擇具有實(shí)時(shí)內(nèi)核或支持實(shí)時(shí)擴(kuò)展的處理器、使用硬件定時(shí)器、優(yōu)化中斷響應(yīng)機(jī)制、采用DMA傳輸數(shù)據(jù)以減輕CPU負(fù)擔(dān)等；軟件手段包括使用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）、設(shè)計(jì)實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度策略、優(yōu)化代碼執(zhí)行效率、減少不必要的上下文切換、使用內(nèi)存對(duì)齊等技術(shù)。四、代碼分析題該代碼片段的功能是循環(huán)讀取傳感器的數(shù)據(jù)，如果讀取到的溫度值高于設(shè)定的閾值，則觸發(fā)報(bào)警，否則關(guān)閉報(bào)警。其中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)是：如果`read_sensor_data()`函數(shù)調(diào)用失敗或返回錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，而代碼沒(méi)有進(jìn)行錯(cuò)誤處理，可能會(huì)導(dǎo)致報(bào)警狀態(tài)不準(zhǔn)確；如果傳感器被惡意或意外觸發(fā)導(dǎo)致頻繁超過(guò)閾值，可能會(huì)引起報(bào)警過(guò)于頻繁，影響用戶體驗(yàn)；代碼使用無(wú)限循環(huán)，如果`read_sensor_data()`函數(shù)執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或阻塞，可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)響應(yīng)緩慢或卡死。五、設(shè)計(jì)題系統(tǒng)所需的主要硬件模塊包括：微控制器（MCU）作為核心處理單元、按鍵作為輸入控制、電位器作為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)輸入、LED作為狀態(tài)指示、電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)電路