嵌入式系統(tǒng)實(shí)時(shí)控制評(píng)估試題及答案考試時(shí)長(zhǎng)：120分鐘滿分：100分題型分值分布：-判斷題（10題，每題2分）總分20分-單選題（10題，每題2分）總分20分-多選題（10題，每題2分）總分20分-案例分析（3題，每題6分）總分18分-論述題（2題，每題11分）總分22分總分：100分---一、判斷題（每題2分，共20分）1.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）的核心調(diào)度算法是優(yōu)先級(jí)調(diào)度。2.嵌入式系統(tǒng)中的中斷服務(wù)程序可以嵌套調(diào)用。3.RTOS的上下文切換比通用操作系統(tǒng)的上下文切換更復(fù)雜。4.預(yù)先靜態(tài)調(diào)度（PST）適用于實(shí)時(shí)任務(wù)具有固定執(zhí)行周期的場(chǎng)景。5.嵌入式系統(tǒng)中的看門(mén)狗定時(shí)器主要用于防止程序跑飛。6.實(shí)時(shí)系統(tǒng)的任務(wù)優(yōu)先級(jí)分配必須滿足可達(dá)性條件。7.嵌入式系統(tǒng)中的DMA（直接內(nèi)存訪問(wèn)）可以提高數(shù)據(jù)傳輸效率。8.實(shí)時(shí)系統(tǒng)的任務(wù)切換一定會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)時(shí)間片丟失。9.嵌入式系統(tǒng)中的中斷優(yōu)先級(jí)通常不可動(dòng)態(tài)調(diào)整。10.實(shí)時(shí)系統(tǒng)的任務(wù)同步通常通過(guò)信號(hào)量實(shí)現(xiàn)。二、單選題（每題2分，共20分）1.以下哪種調(diào)度算法適用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的任務(wù)搶占？A.輪轉(zhuǎn)調(diào)度（RoundRobin）B.優(yōu)先級(jí)調(diào)度（PriorityScheduling）C.最早截止時(shí)間優(yōu)先（EDF）D.多級(jí)反饋隊(duì)列（MLFQ）2.嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種機(jī)制用于防止任務(wù)死鎖？A.信號(hào)量B.死鎖檢測(cè)算法C.資源按序分配D.事務(wù)內(nèi)存3.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，以下哪種同步機(jī)制適用于任務(wù)間的互斥訪問(wèn)？A.互斥鎖（Mutex）B.計(jì)數(shù)信號(hào)量C.事件組D.優(yōu)先級(jí)繼承4.嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種內(nèi)存管理方式適用于實(shí)時(shí)系統(tǒng)？A.動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配B.靜態(tài)內(nèi)存分配C.分頁(yè)內(nèi)存管理D.段式內(nèi)存管理5.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，以下哪種中斷處理方式會(huì)導(dǎo)致最高優(yōu)先級(jí)中斷延遲？A.中斷嵌套B.中斷屏蔽C.中斷優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)D.中斷向量表6.嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種機(jī)制用于保證任務(wù)實(shí)時(shí)性？A.優(yōu)先級(jí)分配B.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)C.預(yù)先靜態(tài)調(diào)度D.動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡7.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，以下哪種同步機(jī)制適用于任務(wù)間的條件等待？A.事件組B.信號(hào)量C.互斥鎖D.條件變量8.嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種存儲(chǔ)器通常用于緩存頻繁訪問(wèn)的數(shù)據(jù)？A.RAMB.FlashC.SRAMD.ROM9.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，以下哪種調(diào)度算法適用于任務(wù)具有動(dòng)態(tài)執(zhí)行周期？A.優(yōu)先級(jí)調(diào)度B.輪轉(zhuǎn)調(diào)度C.最早截止時(shí)間優(yōu)先D.多級(jí)反饋隊(duì)列10.嵌入式系統(tǒng)中，以下哪種機(jī)制用于檢測(cè)任務(wù)超時(shí)？A.看門(mén)狗定時(shí)器B.計(jì)時(shí)器中斷C.事件標(biāo)志組D.優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)三、多選題（每題2分，共20分）1.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的關(guān)鍵特性包括：A.可預(yù)測(cè)性B.資源管理C.中斷處理D.用戶界面2.嵌入式系統(tǒng)中，以下哪些機(jī)制用于任務(wù)同步？A.信號(hào)量B.互斥鎖C.事件組D.動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配3.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，以下哪些調(diào)度算法可以保證任務(wù)實(shí)時(shí)性？A.優(yōu)先級(jí)調(diào)度B.最早截止時(shí)間優(yōu)先C.輪轉(zhuǎn)調(diào)度D.預(yù)先靜態(tài)調(diào)度4.嵌入式系統(tǒng)中，以下哪些中斷處理方式可能導(dǎo)致優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)？A.中斷嵌套B.優(yōu)先級(jí)繼承C.中斷屏蔽D.中斷向量表5.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，以下哪些內(nèi)存管理方式適用于嵌入式系統(tǒng)？A.靜態(tài)內(nèi)存分配B.動(dòng)態(tài)內(nèi)存分配C.分頁(yè)內(nèi)存管理D.段式內(nèi)存管理6.嵌入式系統(tǒng)中，以下哪些機(jī)制用于保證任務(wù)實(shí)時(shí)性？A.優(yōu)先級(jí)分配B.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)C.預(yù)先靜態(tài)調(diào)度D.動(dòng)態(tài)負(fù)載均衡7.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，以下哪些同步機(jī)制適用于任務(wù)間的互斥訪問(wèn)？A.互斥鎖B.計(jì)數(shù)信號(hào)量C.事件組D.優(yōu)先級(jí)繼承8.嵌入式系統(tǒng)中，以下哪些存儲(chǔ)器通常用于緩存頻繁訪問(wèn)的數(shù)據(jù)？A.RAMB.FlashC.SRAMD.ROM9.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，以下哪些調(diào)度算法適用于任務(wù)具有動(dòng)態(tài)執(zhí)行周期？A.優(yōu)先級(jí)調(diào)度B.輪轉(zhuǎn)調(diào)度C.最早截止時(shí)間優(yōu)先D.多級(jí)反饋隊(duì)列10.嵌入式系統(tǒng)中，以下哪些機(jī)制用于檢測(cè)任務(wù)超時(shí)？A.看門(mén)狗定時(shí)器B.計(jì)時(shí)器中斷C.事件標(biāo)志組D.優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)四、案例分析（每題6分，共18分）1.場(chǎng)景：某嵌入式控制系統(tǒng)中有三個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)T1、T2、T3，執(zhí)行周期分別為50ms、100ms、150ms，最壞情況執(zhí)行時(shí)間分別為10ms、20ms、30ms。系統(tǒng)時(shí)鐘頻率為100MHz。問(wèn)題：（1）若采用優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法，如何分配任務(wù)優(yōu)先級(jí)以保證所有任務(wù)滿足實(shí)時(shí)性要求？（2）若系統(tǒng)采用最早截止時(shí)間優(yōu)先（EDF）調(diào)度算法，任務(wù)T1的執(zhí)行情況會(huì)如何變化？2.場(chǎng)景：某嵌入式設(shè)備中有兩個(gè)任務(wù)T1和T2，T1需要訪問(wèn)共享資源R，且訪問(wèn)時(shí)間固定為5ms。若采用信號(hào)量機(jī)制實(shí)現(xiàn)互斥訪問(wèn)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)信號(hào)量初始化和任務(wù)同步代碼。問(wèn)題：（1）信號(hào)量的初始值應(yīng)設(shè)置為多少？（2）T1和T2的任務(wù)代碼應(yīng)如何編寫(xiě)？3.場(chǎng)景：某嵌入式設(shè)備中有四個(gè)任務(wù)T1、T2、T3、T4，需要通過(guò)事件組同步任務(wù)執(zhí)行。T1完成事件A，T2完成事件B，T3完成事件C，T4需要等待所有事件發(fā)生后繼續(xù)執(zhí)行。問(wèn)題：（1）事件組的初始化代碼應(yīng)如何編寫(xiě)？（2）T4的任務(wù)代碼應(yīng)如何編寫(xiě)？五、論述題（每題11分，共22分）1.問(wèn)題：請(qǐng)論述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)（RTOS）與通用操作系統(tǒng)（GOS）在調(diào)度算法、內(nèi)存管理、中斷處理等方面的主要區(qū)別，并說(shuō)明嵌入式系統(tǒng)為何需要RTOS。2.問(wèn)題：請(qǐng)論述優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問(wèn)題及其解決方案，并說(shuō)明優(yōu)先級(jí)繼承機(jī)制的工作原理及其優(yōu)缺點(diǎn)。---標(biāo)準(zhǔn)答案及解析一、判斷題1.√2.√3.×（RTOS的上下文切換更簡(jiǎn)單，因?yàn)槿蝿?wù)狀態(tài)更少）4.√5.√6.√7.√8.×（任務(wù)切換可能導(dǎo)致時(shí)間片丟失，但不一定）9.×（中斷優(yōu)先級(jí)可動(dòng)態(tài)調(diào)整）10.√二、單選題1.B2.C3.A4.B5.C6.A7.D8.C9.C10.A三、多選題1.A,B,C2.A,B,C3.A,B,D4.B,C5.A,B6.A,C7.A,B,D8.C,D9.C,D10.A,B四、案例分析1.（1）優(yōu)先級(jí)調(diào)度算法：-T1優(yōu)先級(jí)最高（周期短、執(zhí)行時(shí)間短）-T2次之-T3優(yōu)先級(jí)最低（2）EDF調(diào)度算法：-T1的截止時(shí)間最早，優(yōu)先執(zhí)行，實(shí)際執(zhí)行情況會(huì)動(dòng)態(tài)調(diào)整，可能部分任務(wù)無(wú)法滿足實(shí)時(shí)性要求。2.（1）信號(hào)量初始值：1（2）任務(wù)代碼：```cSemaphoresem=1;//初始化信號(hào)量voidT1(){while(1){sem_wait(&sem);//P操作//訪問(wèn)共享資源Rsem_post(&sem);//V操作}}voidT2(){while(1){sem_wait(&sem);//訪問(wèn)共享資源Rsem_post(&sem);}}```3.（1）事件組初始化：```cEventGroupeventGroup=EVENT_GROUP_new();EVENT_GROUP_setBits(eventGroup,EVENT_A|EVENT_B|EVENT_C);```（2）任務(wù)代碼：```cvoidT4(){uint32_tevents=EVENT_GROUP_waitAll(eventGroup,portMAX_DELAY);if(events==EVENT_A|EVENT_B|EVENT_C){//繼續(xù)執(zhí)行}}```五、論述題1.RTOS與GOS的區(qū)別：-調(diào)度算法：RTOS采用實(shí)時(shí)調(diào)度算法（如優(yōu)先級(jí)、EDF），GOS采用非實(shí)時(shí)調(diào)度（如輪轉(zhuǎn)、多級(jí)反饋）。-內(nèi)存管理：RTOS通常采用靜態(tài)分配，GOS采用動(dòng)態(tài)分配。-中斷處理：RTOS中斷響應(yīng)時(shí)間嚴(yán)格可預(yù)測(cè)，GOS中斷處理可能延遲。-實(shí)時(shí)性需求：RTOS需滿足任務(wù)截止時(shí)間，GOS無(wú)此要求。嵌入式系統(tǒng)為何需要RTOS：-嵌入式系統(tǒng)資源受限，RTOS可高效管理資源。-實(shí)時(shí)性要求高，RTOS可保證任務(wù)及時(shí)執(zhí)行。2.優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問(wèn)題及解決方案：-