嵌入式系统及应用-试题一答案
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嵌入式试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 嵌入式系统是指:A. 具有特定功能的计算机系统B. 只运行单一任务的计算机系统C. 可以运行多个操作系统的计算机系统D. 以上都不是2. 下列哪项不是嵌入式系统的典型特征?A. 实时性B. 可扩展性C. 资源受限D. 专用性3. 嵌入式系统中,通常使用哪种类型的处理器?A. 通用处理器B. 精简指令集处理器(RISC)C. 复杂指令集处理器(CISC)D. 以上都是4. 在嵌入式系统中,操作系统的作用是什么?A. 管理计算机硬件资源B. 提供用户界面C. 执行所有程序D. 以上都不是5. 以下哪个不是嵌入式操作系统?A. LinuxB. WindowsC. VxWorksD. QNX6. 嵌入式系统的硬件设计通常需要考虑哪些因素?A. 成本B. 功耗C. 尺寸D. 所有以上7. 以下哪个是嵌入式系统的通信接口?A. USBB. HDMIC. VGAD. 所有以上8. 嵌入式系统中的中断处理机制主要用于:A. 程序调试B. 系统启动C. 任务调度D. 错误检测9. 以下哪个不是嵌入式系统的应用领域?A. 工业控制B. 消费电子C. 桌面计算D. 汽车电子10. 嵌入式系统的开发流程通常包括哪些阶段?A. 需求分析B. 系统设计C. 编码与测试D. 所有以上答案:1. A2. B3. B4. A5. B6. D7. D8. C9. C10. D二、多项选择题(每题3分,共15分)11. 嵌入式系统设计时需要考虑的非功能性需求包括:A. 性能B. 可靠性C. 安全性D. 可维护性12. 以下哪些是嵌入式系统开发中的编程语言?A. CB. C++C. JavaD. Python13. 在嵌入式系统中,哪些因素会影响系统的功耗?A. 处理器的运行频率B. 内存的使用量C. 外设的使用D. 所有以上14. 嵌入式系统的软件架构通常包括:A. 硬件抽象层B. 操作系统内核C. 设备驱动程序D. 应用程序15. 以下哪些是嵌入式系统的调试工具?A. 逻辑分析仪B. 仿真器C. 调试器D. 编译器答案:11. ABCD12. ABC13. D14. ABCD15. ABC三、简答题(每题5分,共10分)16. 简述嵌入式系统的实时性要求。
嵌入式系统考试试题及答案一、选择题1、嵌入式系统是指哪些设备?A.智能手机B.平板电脑C.个人电脑D.所有电子设备答案:D.所有电子设备解释:嵌入式系统是指嵌入在其它设备中的小型计算机系统,它们通常具有特定的功能和用途,例如控制机械、电子设备等。
因此,所有电子设备都可以看作是嵌入式系统的一种。
2、嵌入式系统的主要特点是什么?A.体积小B.功耗低C.处理能力强D.以上都是答案:D.以上都是解释:嵌入式系统通常具有体积小、功耗低、处理能力强等特点,这些特点使得它们能够适应各种不同的应用场景。
3、下面哪个不是嵌入式系统的应用?A.手机语音助手B.智能家居控制C.汽车发动机控制D.超级计算机答案:D.超级计算机解释:超级计算机是一种大型计算机系统,主要用于科学计算、数据分析等高性能计算领域,与嵌入式系统的应用场景不同。
4、嵌入式系统开发需要哪些技能?A.硬件设计B.软件编程C.系统集成D.以上都是答案:D.以上都是解释:嵌入式系统开发需要具备硬件设计、软件编程和系统集成等技能,因为嵌入式系统需要与具体的硬件设备进行交互,同时需要进行软件编程来实现特定的功能。
5、下面哪个是嵌入式系统开发的主要语言?A. C语言B. C++语言C. Java语言D. Python语言答案:A. C语言解释:C语言是嵌入式系统开发的主要语言之一,因为它具有高效的性能和直接访问硬件的能力,适合用于编写嵌入式系统的底层代码。
嵌入式系统是现代电子技术中非常重要的一部分,它们广泛用于各种领域,如工业控制、智能家居、医疗设备等。
因此,学习嵌入式系统的知识对于电子工程专业的学生来说是非常重要的。
在这里,我们提供了一些嵌入式系统期末考试的题目和答案,以帮助学生们更好地理解嵌入式系统的基本概念和原理。
解释:嵌入式系统通常具有小型化、快速化和智能化的特点,而巨型化并不是嵌入式系统的特点。
解释:嵌入式系统通常使用低级编程语言,如C语言和汇编语言,而Python语言通常用于高级编程和脚本编写,并不是嵌入式系统常用的编程语言。
嵌入式系统原理及应用考试试卷(答案见尾页)一、选择题1. 嵌入式系统的定义是什么?A. 一种特殊的计算机系统,具有面向特定应用领域的硬件和软件B. 一种在普通计算机上运行的操作系统C. 一种专门用于控制和管理嵌入式设备的硬件和软件系统D. 一种集成了计算、通信和控制功能的系统2. 嵌入式系统的基本组成包括哪些?A. 中央处理器(CPU)B. 内存(RAM)C. 存储器(ROM)D. 输入输出设备3. 嵌入式系统通常应用于哪些领域?A. 消费电子产品B. 工业控制系统C. 汽车电子D. 医疗设备4. 嵌入式系统的开发过程通常包括哪些步骤?A. 需求分析B. 设计C. 编程D. 调试和测试5. 嵌入式系统中的实时性是指什么?A. 系统能够在严格的时间限制内响应外部事件B. 系统能够处理复杂的计算任务C. 系统具有高度的可预测性D. 系统具有高度的自动化能力6. 嵌入式系统中的嵌入式软件与普通软件的主要区别是什么?A. 嵌入式软件通常运行在特定的硬件平台上B. 嵌入式软件的代码量通常较少C. 嵌入式软件的开发周期较短D. 嵌入式软件的可执行文件较小7. 嵌入式系统中的微处理器与通用微处理器的主要区别是什么?A. 微处理器的工作频率通常较低B. 微处理器的功耗通常较高C. 微处理器主要用于嵌入式系统D. 微处理器的结构通常较为简单8. 嵌入式系统中的嵌入式操作系统通常具备哪些特点?A. 实时性B. 可靠性C. 安全性D. 易用性9. 嵌入式系统中的通信协议通常用于实现哪些功能?A. 数据传输B. 设备控制C. 网络互联D. 任务调度10. 嵌入式系统在未来将面临哪些挑战和机遇?A. 技术创新B. 市场需求变化C. 知识产权保护D. 环境友好型设计11. 嵌入式系统的定义是什么?A. 一种特殊的计算机系统,具有高度集成和可编程的特点。
B. 一种专为特定功能和应用而设计的计算机系统。
C. 一种集成了操作系统和应用程序的计算机系统。
嵌入式考试题库及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 在嵌入式系统中,通常采用哪种类型的处理器?A. 通用处理器B. 精简指令集处理器(RISC)C. 复杂指令集处理器(CISC)D. 专用处理器答案:B2. 以下哪个不是嵌入式系统的典型特点?A. 实时性B. 可扩展性C. 资源受限D. 专用性答案:B3. 在嵌入式系统中,以下哪个不是常用的存储介质?A. ROMB. RAMC. 硬盘D. Flash答案:C4. 嵌入式操作系统与通用操作系统的主要区别是什么?A. 嵌入式操作系统更复杂B. 嵌入式操作系统更简单,资源占用少C. 嵌入式操作系统价格更高D. 嵌入式操作系统运行速度更快答案:B5. 以下哪个不是嵌入式系统的应用领域?A. 消费电子B. 工业控制C. 航空航天D. 办公自动化答案:D6. 在嵌入式系统中,通常使用哪种类型的编程语言?A. 汇编语言B. 高级语言C. 机器语言D. 以上都是答案:D7. 以下哪个不是嵌入式系统的开发工具?A. 编译器B. 调试器C. 项目管理软件D. 文字处理软件答案:D8. 在嵌入式系统中,以下哪个不是常用的通信协议?A. TCP/IPB. USARTC. I2CD. USB答案:D9. 嵌入式系统的功耗通常与什么因素有关?A. 处理器速度B. 存储容量C. 系统复杂度D. 以上都是答案:D10. 以下哪个不是嵌入式系统的开发流程?A. 需求分析B. 系统设计C. 编码实现D. 产品发布答案:D二、多项选择题(每题3分,共15分)1. 嵌入式系统的开发过程中,以下哪些是必须考虑的因素?A. 系统性能B. 成本控制C. 系统安全性D. 用户体验答案:ABCD2. 在嵌入式系统中,以下哪些是常见的输入设备?A. 触摸屏B. 键盘C. 鼠标D. 传感器答案:ABD3. 以下哪些是嵌入式系统开发中常用的软件工具?A. 集成开发环境(IDE)B. 版本控制系统C. 项目管理工具D. 数据库管理系统答案:ABC4. 在嵌入式系统中,以下哪些是常见的输出设备?A. 显示器B. 扬声器C. 打印机D. LED灯答案:ABD5. 嵌入式系统的测试通常包括哪些方面?A. 功能测试B. 性能测试C. 安全性测试D. 稳定性测试答案:ABCD三、填空题(每题2分,共20分)1. 嵌入式系统通常由、、和四个部分组成。
大学嵌入式试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 在嵌入式系统中,通常使用哪种类型的处理器?A. 通用处理器B. 专用处理器C. 微处理器D. 服务器处理器答案:C2. 下列哪个选项不是嵌入式系统的特点?A. 体积小B. 功能专一C. 价格昂贵D. 可靠性高答案:C3. 嵌入式操作系统与通用操作系统的主要区别是什么?A. 嵌入式操作系统体积更小B. 嵌入式操作系统功能更全C. 嵌入式操作系统价格更贵D. 嵌入式操作系统更复杂答案:A4. 在嵌入式系统中,以下哪个不是常用的编程语言?A. C语言B. C++C. JavaD. Assembly5. 嵌入式系统中的实时操作系统(RTOS)的主要功能是什么?A. 提供图形用户界面B. 提供网络服务C. 管理任务调度和时间D. 管理文件系统答案:C6. 以下哪个不是嵌入式系统的应用领域?A. 工业控制B. 消费电子C. 航空航天D. 传统PC答案:D7. 在嵌入式系统中,中断服务程序的作用是什么?A. 处理用户输入B. 处理系统错误C. 响应外部事件D. 执行任务调度答案:C8. 以下哪个不是嵌入式系统开发过程中的常用工具?A. 编译器B. 调试器C. 编辑器D. 虚拟机答案:D9. 在嵌入式系统中,以下哪个不是常用的存储介质?B. FlashC. 硬盘D. SRAM答案:C10. 嵌入式系统的功耗通常与以下哪个因素无关?A. 处理器的运行频率B. 系统的复杂度C. 存储介质的类型D. 软件的优化程度答案:B二、填空题(每题2分,共20分)1. 嵌入式系统的______是指系统能够按照预定的时间或顺序完成预定的功能。
答案:实时性2. 在嵌入式系统中,______是指系统在没有操作系统的情况下,直接运行应用程序。
答案:裸机运行3. 嵌入式系统的______是指系统在设计时就确定的,不可更改的特性。
答案:封闭性4. 嵌入式系统的______是指系统在特定环境下,能够稳定运行的能力。
下面哪种操作系统不属于商用操作系统( B )。
A. windows xpB. LinuxC. VxWorksD. WinCE下面哪点不是嵌入式操作系统的特点。
( C )A. 内核精简B. 专用性强C. 功能强大D. 高实时性下面哪种不属于嵌入式系统的调试方法。
( D )A. 模拟调试B. 软件调试C. BDM/JTAG调试D. 单独调试在嵌入式ARM处理器中,下面哪种中断方式优先级最高。
( A )A. ResetB. 数据中止C. FIQD. IRQNAND FLASH和NOR FLASH的区别正确的是。
( D )A. NOR的读速度比NAND稍慢一些B. NAND的写入速度比NOR慢很多C. NAND的擦除速度远比NOR的慢D.大多数写入操作需要先进行擦除操作下面哪种嵌入式操作系统很少用在手机上。
( D )A. SymbianB. linuxC. Win CED. VxWorks0X17&0X11的运算结果是。
( A )A.0X01 B.0X11C.0X17D.0X07以下哪种方式不属于文件系统的格式。
( B )A.FATB.DOSC.NTFSD.E XT系统响应时间和作业吞吐量是衡量计算机系统性能的重要指标。
对于一个持续处理业务的系统而言,( B )表明其性能越好。
A.响应时间越短,作业吞吐量越小B.响应时间越短,作业吞吐量越大C.响应时间越长,作业吞吐量越大D.响应时间不会影响作业吞吐量下面关于计算机存储原理说法错误的是( B )。
A. 存储器由大量可以存储二进制数据的存储单元组成B. 数据总线从存储器中获取数据的过程称为写操作C. 程序执行时,读取指令是指计算机自动从存储器中取出一条指令D. 虚拟存储技术缓解主存容量小的矛盾下面关于操作系统的叙述不正确的是()。
A. 操作系统管理系统全部硬件资源、软件资源和数据资源B. 操作系统是最靠近硬件的一层应用软件C. 操作系统是用户与计算机的接口D. 操作系统是程序与数据的集合虚拟存储器的作用是允许程序直接访问比内存更大的地址空间,它通常使用( B )作为它的一个主要组成部分。
嵌入式系统试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 嵌入式系统的特点是()。
A. 体积小、成本低、功能强B. 体积大、成本高、功能弱C. 体积小、成本低、功能弱D. 体积大、成本高、功能强答案:A2. 以下哪个不是嵌入式系统的组成部分?()A. 嵌入式微处理器B. 嵌入式操作系统C. 通用操作系统D. 嵌入式软件答案:C3. 嵌入式系统通常用于()。
A. 个人计算机B. 服务器C. 家用电器D. 网络设备答案:C4. 在嵌入式系统中,以下哪个不是常用的编程语言?()A. C语言B. C++C. JavaD. Python答案:D5. 嵌入式系统的开发流程不包括以下哪个步骤?()A. 需求分析B. 系统设计C. 系统测试D. 系统销售答案:D6. 以下哪个是嵌入式系统的硬件平台?()A. 单片机B. 个人电脑C. 服务器D. 工作站答案:A7. 嵌入式系统的实时性要求通常()。
A. 非常高B. 一般C. 非常低D. 可有可无答案:A8. 以下哪个不是嵌入式系统的开发工具?()A. 编译器B. 调试器C. 编辑器D. 游戏机答案:D9. 嵌入式系统通常不用于以下哪个领域?()A. 汽车电子B. 移动通信C. 航空航天D. 办公自动化答案:D10. 以下哪个是嵌入式系统的软件平台?()A. 操作系统B. 数据库系统C. 网络服务器D. 办公软件答案:A二、多项选择题(每题3分,共15分)1. 嵌入式系统的开发需要考虑以下哪些因素?()A. 系统稳定性B. 系统安全性C. 系统可扩展性D. 系统成本答案:ABCD2. 嵌入式系统的硬件设计通常包括以下哪些部分?()A. 微处理器B. 存储器C. 电源管理D. 显示设备答案:ABCD3. 嵌入式系统的软件设计通常包括以下哪些部分?()A. 操作系统B. 应用程序C. 驱动程序D. 用户界面答案:ABCD4. 以下哪些是嵌入式系统的开发工具?()A. 交叉编译器B. 版本控制系统C. 性能分析工具D. 游戏机答案:ABC5. 嵌入式系统在以下哪些领域有广泛应用?()A. 工业控制B. 消费电子C. 医疗设备D. 办公自动化答案:ABC三、判断题(每题2分,共10分)1. 嵌入式系统与通用计算机系统没有区别。
嵌入式期末试题及答案[注意:本文章以题目的方式展示试题及答案,下文并未出现实际试题]引言在嵌入式系统的学习中,期末试题是评估学生对于该学科知识和技能掌握程度的重要方式之一。
本文将为大家提供一份嵌入式期末试题及答案,帮助大家更好地准备和复习期末考试内容。
多选题1. 下列哪些是嵌入式系统的特征?(多选)a. 嵌入式系统通常包含少量资源b. 嵌入式系统的应用范围广泛c. 嵌入式系统的功耗可以忽略不计d. 嵌入式系统的性能要求较低答案:a、b2. 嵌入式系统中,以下哪项属于输入设备?(多选)a. 键盘b. USB接口c. 音箱d. 显示器答案:a、b、d填空题3. 嵌入式系统是指将计算机技术和________集成的特定功能设备。
答案:电子技术4. 嵌入式系统的一个重要特点是对系统的稳定性和________性的要求较高。
答案:可靠简答题5. 简述嵌入式系统和通用计算机的区别。
答案:嵌入式系统通常针对特定的应用领域,它的硬件资源和软件功能相对简单,功耗低,且具有可靠性要求高的特点。
通用计算机则更注重通用性,能够运行复杂的应用软件,它的硬件资源和软件功能相对丰富。
编程题6. 编写一个C语言程序,实现将一个整数数组逆序输出的功能。
答案:```c#include <stdio.h>void reverseArray(int arr[], int size) { int start = 0;int end = size - 1;while (start < end) {int temp = arr[start];arr[start] = arr[end];arr[end] = temp;start++;end--;}}int main() {int arr[] = {1, 2, 3, 4, 5};int size = sizeof(arr) / sizeof(arr[0]); reverseArray(arr, size);for (int i = 0; i < size; i++) {printf("%d ", arr[i]);}return 0;}```总结本文提供了一份嵌入式期末试题及答案,涵盖了嵌入式系统的特征、输入设备、嵌入式系统和通用计算机的区别以及编程题等内容。
嵌入式系统开发试题库与答案一、选择题1. 嵌入式系统硬件平台的设计主要包括哪些方面?A. 微处理器选型B. 存储器选型C. 电源设计D. 所有上述内容答案:D2. 嵌入式系统软件开发中,通常采用哪种编程语言?A. C语言B. Java语言C. Python语言D. JavaScript语言答案:A3. 嵌入式系统中的实时操作系统(RTOS)主要作用是什么?A. 管理任务调度B. 管理内存分配C. 管理文件系统D. 所有上述内容答案:D4. 在嵌入式系统开发中,哪种协议通常用于网络通信?A. TCP/IP协议B. HTTP协议C. FTP协议D. SMTP协议答案:A5. 嵌入式系统开发中,哪种技术常用于人机交互界面?A. 触摸屏技术B. 键盘技术C. 鼠标技术D. 所有上述内容答案:D6. 嵌入式系统开发中,哪种技术常用于数据存储?A. SD卡技术B. USB技术C. 红外传输技术D. 所有上述内容答案:D二、简答题1. 请简要介绍嵌入式系统的硬件平台设计的主要步骤。
答案:嵌入式系统的硬件平台设计主要步骤包括:(1)确定系统功能和性能需求;(2)选择合适的微处理器或微控制器;(3)选型存储器、传感器、执行器等硬件组件;(4)设计电源电路和接口电路;(5)进行硬件调试和测试。
2. 请简要说明嵌入式系统软件开发的主要步骤。
答案:嵌入式系统软件开发的主要步骤包括:(1)需求分析:根据硬件平台和应用场景确定软件功能需求;(2)系统设计:设计软件架构、模块划分和接口定义;(3)编程实现:采用C语言等嵌入式编程语言编写代码;(4)编译调试:使用编译器进行编译,并通过调试器进行调试;(5)系统集成:将各个模块整合成一个完整的系统;(6)测试验证:对系统进行功能测试、性能测试和可靠性测试。
3. 请简要介绍实时操作系统(RTOS)的作用。
答案:实时操作系统(RTOS)的作用主要包括:(1)任务调度:合理分配处理器时间,确保任务及时执行;(2)内存管理:分配和管理内存资源,提高系统性能;(3)文件系统管理:管理文件存储和检索,提供数据持久化能力;(4)设备驱动管理:驱动硬件设备工作,提供统一的接口;(5)通信管理:管理网络通信,支持多任务并发通信;(6)用户界面:提供用户操作界面,实现人机交互。
答案及评分细则课程名称:_嵌入式系统开发_ 考试形式:闭卷考试日期: 2012年月日考试时长:120分钟一、判断题(共15分,共15题,每题1分)1.T2.F3.T4.T5. F6.T7.F8.F9.F10. T11. F12.T13.F14.F15.F二、单向选择题(共20分,共10题,每题2 分)1、D2、D3、B4、D5、C6、C7、B8. C9. D10. C三、填空题(共20分,共 20空,每题1 分)1. 乘加操作 、 SIMD 类操作 、 零开销循环指令、 多媒体加速指令 。
2. 动态性 、 并行性 、 异步独立性 。
3. 取指令、 译码 、 执行 、 写寄存器 。
4. 外部中断 。
5. SWI , INT 。
6. 防止地址越界 和 防止操作越权 。
7. 存储器映射编址 , I/O 映射编址 。
8. 冯•诺依曼结构 哈佛结构四、简答题( 共30分,共5题,第4题为9分,第5题6分,其余每题5分)1.答:任务是一个具有独立功能的无限循环的程序段的一次执行,是实时内核调度的单位,具有动态性、并行性和异步独立性等特征。
( 1分 )其中:1)动态性是任务状态是不断变化的,任务状态一般分为就绪态、运行态和等待态。
在多任务系统中,任务的状态将随着系统的需要不断进行变化。
( 1分 )2)并行性是系统中同时存在多个任务,这些任务在宏观上是同时运行的。
( 1分 )3)异步独立性是每个任务各自按照相互独立的不可预知的速度运行,走走停停。
( 1分 )任务和进程的主要区别在于:任务的属性中(任务控制块中)包含了于时间相关的参数,比如:优先级别、周期、计算机时间、截止时间等,而内核对认为进行调度时,必须参考并遵循这些参数以确保任务的实时性与确定性。
( 1分 )2.27 31 N Z C V Q28 24 …… loop ADD r2, r2, r3 SUB S r1, r1, #0x01B NE loop答:第28到31位为条件标志位 (1分):–N = ALU 产生负数结果 (0.5分)–Z = ALU 产生结果是0 (0.5分)–C = ALU 操作产生进位或借位 (0.5分)–V = ALU 结果溢出 (0.5分)(2分)评分细则:见答案。
3.答:嵌入式软件的特点决定了其调试具有如下特点:1) 一般情况下调试器和被调试程序运行在不同的计算机上,调试器主要运行在宿主机上,而被调试程序运行在目标机上。
(1分)2) 调试器通过某种通信方式与目标机建立联系,通信方式可以室串口、并口、网络、JTAG 或者专业的通信方式。
(1分)3) 一般在目标机器上有调试器的某种代理,这种代理能配合调试器一起完成对目标机上运行的程序的调试,这种代理可以是某种软件,也可以是某种支持调试的硬件等。
(1分)4) 目标机器也可以是一种虚拟机,在这种情况下,似乎调试器和被调试程序运行在同一台计算机上,但是调试方式的本质没有变化,即被调试程序都是被下载到了目标机器,调试并不是直接通过宿主机操作系统的调试支持来完成的,而是通过虚拟机代理的方式来完成的。
(1分)5) 通过下表-1对上述答案做补充:(1分)表-1交叉调试与非交叉调试交叉调试非交叉调试 调试器和被调试程序运行在不同的计算机上调试器和被调试程序运行在同一计算机上 可独立运行,无需操作系统支持需要操作系统支持 被调试程序的装载由调试器完成被调试程序的装载专门的loader 程序完成 需要通过外部通信的方式来控制被调试程序不需要通过外部通信的方式来控制被调试程序 可以直接调试不同指令集的程序只能直接调试相同指令集的程序评分细则:该题根据对每一点的简要叙述酌情给分。
4.答:嵌入式实时操作系统采用了如下机制提高系统的实时性与确定性。
1)实时调度算法:比如RM,EDF 等确保任务截止时间的强实时调度算法。
(1分)loopADD r2, r2, r3 SUB S r1, r1, #0x01 B NE loopr2=r2+r3 if z=0, then end loop r1 – 1 and set flags2)可抢占内核:技术系统运行在内核态,高优先级的任务仍然可抢占内核的运行。
(1分)3)在中断处理过程中设置抢占点减小内核关中断时间。
(1分)4)设计高效的数据结构(优先级位图法,双项链表,差分时间链等)。
(1分)5)确定的内存管理:采用静态内存分配方式,不用虚拟内存管理。
(1分)6)资源有效等待。
(1分)7)解决好优先级反转:用优先级继承或者优先级天花板避免优先级反转。
(1分)8)减小中断相应时间,提高中断处理速度。
(1分)9)浮点数的优化处理,提高浮点运算的速度和效率。
(1分)评分细则:该题根据对每一点的简要叙述酌情给分。
5.答:优先级反转(priority inversion): 优先级反转发生在一个高优先级的任务被迫等待一段不确定时间,有三个优先级不同的task,A,B,C; A的优先级最高,B次之,C最低。
其中A和C有共享的临界区。
如果C已进入临界区,那么A在进入进入临界区之前,就会被阻塞。
task B有可能打断C而进入运行状态,这样C什么时候从临界区退出,就是一个未知的时间。
A只有C从临界区退出后才能被调度,A被阻塞的时间也是未知的。
这样,低优先级的B先于高优先级的A被调度,优先级发生了逆转。
(2分)1)优先级继承(priority inherence):优先级继承协议的基本思想是:当一个任务任务T阻塞一个或多个优先级更高的任务任务时,将T的优先级暂时提高到被它阻塞的所有任务中具有的最高优先级,从而使T能够抢占它所阻塞的所有任务而进入临界区,并且不影响与它所进入的临界区无关的其他高优先级的任务的执行.当T退出临界区时就恢复原来的优先级.优先级的继承是可以传递的(transitive).例如,假设T1,T2,T3是3个优先级从高到低排列的任务,如果T3阻塞T2,T2阻塞T1,则T3将通过T2而继承T1的优先级。
(2分)2)优先级天花板(priority ceiling):优先级天花板协议的目的在于解决优先级继承协议中存在的死锁和阻塞问题,优先级天花板指控制访问临界资源的信号量的优先级天花板,信号量的优先级天花板为所有使用该信号量的任务任务的最高优先级。
在基本的优先级继承协议的基础上,Sha等人提出了一个改进的方案——优先级优先级天花板。
与优先级继承协议不同的是,优先级上限协议定义了信号量的优先级上限——一个信号量的优先级上限与可能锁定该信号量的所有任务中优先级最高的任务相等;调度的时候不仅比较任务之间的优先级,还要比较信号的优先级上限。
当一个任务T要进入一个临界区的时候,如果T的优先级不比已经被其他任务锁定的所有信号量的优先级上限高,则T被阻塞。
(2分)评分细则:该题根据对每一点的简要叙述酌情给分。
五、综合题(共15分,共2题,第1题为8分,第2题为7分)1 (8分)在嵌入式实时操作系统中,对于时间等待的任务,可以组织为差分链表的方式进行管理。
假设某个时刻,有一组任务T1、T2、T3、T4、T5,分别等待10、5、7、15、12个tick。
(1)画出由五个任务形成的差分链表;(2)经过8个tick 后,T6进入时间等待状态,等待时间为5个tick 。
请画出该时刻的差分链表;(3)说明采用差分链管理时间等待任务的好处;(4)时间等待任务,通常由定时器触发的中断服务程序进行处理。
说明中断服务程序的主要性能指标及其基本含义。
另外,通常要求中断服务程序的执行时间比较短,说明相应的处理措施。
参考答案与评分细则:(1)五个任务的差分链表:(2分)(2)8个tick 后,T6进入等待链后的差分链表:(2分)(3)每个tick 到达后,时间等待链表的管理又更高的效率和时间确定性。
(1分)(4)中断延迟时间:从中断发生到系统获知中断,并且开始执行中断服务程序所需要的时间;中断响应时间:从中断发生到开始执行用户中断服务程序的第一条指令之间的时间;中断恢复时间:用户中断服务程序结束后回到被中断代码之间的时间;中断处理时间:执行用户中断服务程序所需的时间。
(1. 5分) 可以采用延迟服务程序的方式进行处理:中断服务程序只进行必要的处理;花费时间较长的数据处理工作,则由一个任务来完成。
(1. 5分)评分细则:该题根据学生对上描述情况酌情给分。
2 (7分)在ucOS 的优先级位图算法中,处于就绪状态任务的优先级,通过优先级就绪组OSRdyGrp 和优先级就绪表OSRdyTbl 进行管理:(1)基于C 语言,给出OSRdyGrp 和OSRdyTbl 的变量定义;(2)从进入就绪态、退出就绪态和获取当前处于就绪态的最高优先级等三个方面,描述优先级位图算法管理就绪任务的基本方法;(3)对于优先级分别为7、20和18的三个任务,分别描述三个任务依次进入就绪态时的OSRdyGrp 及OSRdyTbl[]的值(假设初始OSRdyGrp=0b00000001,OSRdyTbl[0]=0b00010000,OSRdyTbl[1-7]= 0b00000000);(4)当这三个任务都处于就绪状态时,判断出当前处于就绪态的最高优先级。
参考答案与评分细则:(1)char OSRdyGrp; char OSRdyTbl[8]; (1分)(2)进入就绪态:根据优先级的高三位,确定就绪任务在优先级就绪组OSRdyGrp 中的位置,并把相应的二进制为置为1;根据优先级的高三位,确定就绪任务在优先级就绪表OSRdyTbl 中所对应的组,并根据优先级的低三位,确定就绪任务在优先级就绪表所在组中的二进制位,并把该二进制位置为1。
(1分)退出就绪态:根据优先级的高三位,确定就绪任务在优先级就绪表OSRdyTbl 中所对应的组,并根据优先级的低三位,确定就绪任务在优先级就绪表所在组中的二进制位,并把该二进制位置为0;如果优先级就绪表对应组所在的字节数据为0,则把优先级就绪组OSRdyGrp 对应的二进制为置为0。
(1分) 获取当前处于就绪态的最高优先级:对于优先级就绪组OSRdyGrp 对应的字节数据,获取1出现的最低T2 5 T3 2 T1 3 T5 2 T4 3T1 2 T6 1 T4 2T5 2二进制位序号,该二进制位序号作为最高优先级的高三位;以二进制位序号索引优先级就绪表OSRdyTbl 得到一个字节数据,获取该字节数据中1出现的最低二进制位序号,该序号作为最高优先级的低三位。
(1分)(3)(2分)7:OSRdyGrp=0b00000001,OSRdyTbl[0]=0b10010000,OSRdyTbl[1-7]= 0b0000000020:OSRdyGrp=0b00000101,OSRdyTbl[0]=0b10010000,OSRdyTbl[1]=0b00000000,OSRdyTbl[2]=0b00010000,OSRdyTbl[3-7]= 0b0000000018:OSRdyGrp=0b00000101,OSRdyTbl[0]=0b10010000,OSRdyTbl[1]=0b00010000,OSRdyTbl[2]=0b00010100,OSRdyTbl[3-7]= 0b00000000(4)处于就绪态的最高优先级:4。