嵌入式系統(tǒng)中實(shí)時(shí)性考量試題及答案

嵌入式系統(tǒng)中實(shí)時(shí)性考量試題及答案姓名：____________________

一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共10題）

1.在嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)性指的是系統(tǒng)能夠在______時(shí)間內(nèi)響應(yīng)外部事件并完成任務(wù)。

A.任意時(shí)間

B.有限時(shí)間

C.無(wú)限時(shí)間

D.無(wú)法確定

2.實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，根據(jù)實(shí)時(shí)任務(wù)的調(diào)度策略，可以將實(shí)時(shí)任務(wù)分為_(kāi)_____。

A.實(shí)時(shí)和分時(shí)任務(wù)

B.硬實(shí)時(shí)任務(wù)和軟實(shí)時(shí)任務(wù)

C.優(yōu)先級(jí)任務(wù)和實(shí)時(shí)任務(wù)

D.可搶占任務(wù)和非搶占任務(wù)

3.在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，通常采用______方式來(lái)保證任務(wù)的實(shí)時(shí)性。

A.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度

B.優(yōu)先級(jí)搶占調(diào)度

C.先到先服務(wù)調(diào)度

D.固定優(yōu)先級(jí)調(diào)度

4.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的調(diào)度算法需要滿足______條件。

A.可預(yù)測(cè)性

B.可搶占性

C.可實(shí)現(xiàn)性

D.以上都是

5.以下哪個(gè)不屬于實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的調(diào)度策略？

A.最短作業(yè)優(yōu)先

B.最短剩余時(shí)間優(yōu)先

C.最短響應(yīng)時(shí)間優(yōu)先

D.最短處理時(shí)間優(yōu)先

6.在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)切換的優(yōu)先級(jí)是______。

A.硬件決定的

B.軟件決定的

C.硬件和軟件共同決定的

D.無(wú)法確定

7.以下哪個(gè)是實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度中的“饑餓”問(wèn)題？

A.任務(wù)調(diào)度過(guò)于頻繁

B.優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)

C.任務(wù)響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

D.任務(wù)切換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

8.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，以下哪種情況可能導(dǎo)致系統(tǒng)死鎖？

A.優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)

B.優(yōu)先級(jí)不足

C.任務(wù)調(diào)度策略不當(dāng)

D.以上都是

9.在嵌入式系統(tǒng)中，為了保證任務(wù)的實(shí)時(shí)性，通常會(huì)采用______方式進(jìn)行資源管理。

A.動(dòng)態(tài)資源分配

B.靜態(tài)資源分配

C.動(dòng)態(tài)和靜態(tài)資源分配

D.無(wú)法確定

10.以下哪個(gè)不是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中任務(wù)調(diào)度算法需要考慮的因素？

A.任務(wù)執(zhí)行時(shí)間

B.任務(wù)優(yōu)先級(jí)

C.任務(wù)響應(yīng)時(shí)間

D.任務(wù)完成時(shí)間

二、多項(xiàng)選擇題（每題2分，共5題）

1.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度算法需要滿足以下哪些條件？（）

A.可預(yù)測(cè)性

B.可搶占性

C.可實(shí)現(xiàn)性

D.可擴(kuò)展性

2.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，以下哪些情況可能導(dǎo)致系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)？（）

A.任務(wù)調(diào)度過(guò)于頻繁

B.優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)

C.任務(wù)切換時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

D.任務(wù)執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)

3.以下哪些是實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中任務(wù)調(diào)度算法需要考慮的因素？（）

A.任務(wù)執(zhí)行時(shí)間

B.任務(wù)優(yōu)先級(jí)

C.任務(wù)響應(yīng)時(shí)間

D.任務(wù)完成時(shí)間

4.實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，以下哪些調(diào)度策略可以解決“饑餓”問(wèn)題？（）

A.優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)

B.優(yōu)先級(jí)不足

C.動(dòng)態(tài)資源分配

D.最短剩余時(shí)間優(yōu)先

5.在嵌入式系統(tǒng)中，為了保證任務(wù)的實(shí)時(shí)性，通常會(huì)采用以下哪些方式進(jìn)行資源管理？（）

A.動(dòng)態(tài)資源分配

B.靜態(tài)資源分配

C.動(dòng)態(tài)和靜態(tài)資源分配

D.資源池管理

三、簡(jiǎn)答題（每題5分，共10分）

1.簡(jiǎn)述實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中任務(wù)調(diào)度的基本概念。

2.請(qǐng)簡(jiǎn)述實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度中的“饑餓”問(wèn)題，并給出解決方法。

四、編程題（10分）

請(qǐng)編寫(xiě)一個(gè)嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度程序，實(shí)現(xiàn)以下功能：

1.定義兩個(gè)實(shí)時(shí)任務(wù)，分別為任務(wù)A和任務(wù)B，任務(wù)A的優(yōu)先級(jí)高于任務(wù)B。

2.任務(wù)A和任務(wù)B分別具有不同的執(zhí)行時(shí)間，任務(wù)A執(zhí)行時(shí)間為5ms，任務(wù)B執(zhí)行時(shí)間為10ms。

3.使用優(yōu)先級(jí)搶占調(diào)度策略，實(shí)現(xiàn)任務(wù)A和任務(wù)B的實(shí)時(shí)調(diào)度。

二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共10題）

1.實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中，影響系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的因素包括以下哪些？（）

A.處理器性能

B.存儲(chǔ)器訪問(wèn)速度

C.硬件中斷響應(yīng)時(shí)間

D.系統(tǒng)負(fù)載

E.操作系統(tǒng)調(diào)度策略

2.以下哪些是實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中常用的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)？（）

A.VxWorks

B.RT-Thread

C.FreeRTOS

D.Linux

E.Windows

3.實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的中斷處理通常需要滿足哪些要求？（）

A.快速響應(yīng)

B.精確的時(shí)間控制

C.高優(yōu)先級(jí)處理

D.可靠性

E.可重入性

4.在實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中，以下哪些是常見(jiàn)的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度策略？（）

A.最短作業(yè)優(yōu)先（SJF）

B.優(yōu)先級(jí)搶占調(diào)度

C.固定優(yōu)先級(jí)調(diào)度

D.時(shí)間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度

E.先到先服務(wù)（FCFS）

5.實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度算法需要考慮以下哪些因素？（）

A.任務(wù)執(zhí)行時(shí)間

B.任務(wù)優(yōu)先級(jí)

C.任務(wù)響應(yīng)時(shí)間

D.任務(wù)切換時(shí)間

E.系統(tǒng)資源

6.以下哪些是實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中常見(jiàn)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)性能指標(biāo)？（）

A.響應(yīng)時(shí)間

B.周期性

C.可靠性

D.可預(yù)測(cè)性

E.適應(yīng)性

7.實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的資源分配策略包括以下哪些？（）

A.動(dòng)態(tài)資源分配

B.靜態(tài)資源分配

C.分時(shí)資源分配

D.分配優(yōu)先級(jí)

E.分配帶寬

8.以下哪些是實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中常見(jiàn)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則？（）

A.明確任務(wù)需求

B.優(yōu)化任務(wù)調(diào)度

C.最小化中斷延遲

D.確保系統(tǒng)穩(wěn)定性

E.提高系統(tǒng)可維護(hù)性

9.實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度算法需要考慮以下哪些問(wèn)題？（）

A.任務(wù)優(yōu)先級(jí)管理

B.任務(wù)切換開(kāi)銷

C.任務(wù)調(diào)度公平性

D.任務(wù)調(diào)度實(shí)時(shí)性

E.任務(wù)調(diào)度可預(yù)測(cè)性

10.以下哪些是實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中常見(jiàn)的實(shí)時(shí)系統(tǒng)測(cè)試方法？（）

A.壓力測(cè)試

B.性能測(cè)試

C.可靠性測(cè)試

D.實(shí)時(shí)性測(cè)試

E.安全性測(cè)試

三、判斷題（每題2分，共10題）

1.實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中，任務(wù)執(zhí)行時(shí)間越短，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性越好。（）

2.優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)是實(shí)時(shí)系統(tǒng)中常見(jiàn)的調(diào)度問(wèn)題，可以通過(guò)增加任務(wù)優(yōu)先級(jí)來(lái)解決。（）

3.在實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中，中斷服務(wù)程序（ISR）的執(zhí)行時(shí)間應(yīng)該盡可能短，以減少對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的影響。（）

4.實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的資源分配策略，靜態(tài)資源分配比動(dòng)態(tài)資源分配更可靠。（）

5.實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的任務(wù)調(diào)度算法，優(yōu)先級(jí)搶占調(diào)度比固定優(yōu)先級(jí)調(diào)度更靈活。（）

6.實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中，任務(wù)響應(yīng)時(shí)間是指從任務(wù)開(kāi)始執(zhí)行到完成所需的時(shí)間。（）

7.在實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中，實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度算法的主要目標(biāo)是確保任務(wù)按照預(yù)定的時(shí)間完成。（）

8.實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)性能指標(biāo)，周期性指的是系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行的最小時(shí)間間隔。（）

9.實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)性測(cè)試，主要是通過(guò)模擬任務(wù)執(zhí)行來(lái)驗(yàn)證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。（）

10.實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的操作系統(tǒng)，其內(nèi)核設(shè)計(jì)需要優(yōu)先考慮實(shí)時(shí)任務(wù)的調(diào)度和響應(yīng)。（）

四、簡(jiǎn)答題（每題5分，共6題）

1.簡(jiǎn)述實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中任務(wù)調(diào)度的基本概念，并說(shuō)明其重要性。

2.解釋什么是優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)，并說(shuō)明為什么它是一個(gè)重要的實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題。

3.在實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中，什么是“饑餓”問(wèn)題？請(qǐng)列舉至少兩種可能導(dǎo)致“饑餓”的原因。

4.實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中，什么是任務(wù)切換開(kāi)銷？它對(duì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)性有何影響？

5.簡(jiǎn)述實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中常用的資源分配策略，并比較靜態(tài)資源分配和動(dòng)態(tài)資源分配的優(yōu)缺點(diǎn)。

6.解釋實(shí)時(shí)嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)時(shí)性能指標(biāo)“響應(yīng)時(shí)間”和“周期性”的區(qū)別。

試卷答案如下

一、單項(xiàng)選擇題

1.B

解析思路：實(shí)時(shí)性要求系統(tǒng)在有限的時(shí)間內(nèi)響應(yīng)外部事件并完成任務(wù)，因此選B。

2.B

解析思路：實(shí)時(shí)任務(wù)通常分為硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)，根據(jù)對(duì)時(shí)間的要求不同來(lái)分類。

3.B

解析思路：嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中通常采用優(yōu)先級(jí)搶占調(diào)度來(lái)保證任務(wù)的實(shí)時(shí)性。

4.D

解析思路：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的調(diào)度算法需要滿足可預(yù)測(cè)性、可搶占性、可實(shí)現(xiàn)性等條件。

5.D

解析思路：最短處理時(shí)間優(yōu)先不是實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的調(diào)度策略。

6.B

解析思路：實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)中，任務(wù)的優(yōu)先級(jí)由軟件配置，硬件不直接決定。

7.A

解析思路：“饑餓”問(wèn)題是指低優(yōu)先級(jí)任務(wù)長(zhǎng)時(shí)間得不到調(diào)度執(zhí)行。

8.D

解析思路：系統(tǒng)死鎖可能由多個(gè)任務(wù)同時(shí)請(qǐng)求同一資源引起。

9.B

解析思路：為了保證實(shí)時(shí)性，通常采用靜態(tài)資源分配來(lái)避免動(dòng)態(tài)分配帶來(lái)的不確定性。

10.D

解析思路：任務(wù)完成時(shí)間不是實(shí)時(shí)系統(tǒng)調(diào)度算法需要考慮的因素。

二、多項(xiàng)選擇題

1.A,B,C,D,E

解析思路：實(shí)時(shí)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性受到多個(gè)因素的影響，包括處理器性能、存儲(chǔ)器訪問(wèn)速度、硬件中斷響應(yīng)時(shí)間等。

2.A,B,C,D,E

解析思路：VxWorks、RT-Thread、FreeRTOS和Linux都是常見(jiàn)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。

3.A,B,C,D,E

解析思路：中斷處理需要快速響應(yīng)、精確時(shí)間控制、高優(yōu)先級(jí)處理、可靠性和可重入性。

4.B,C,D

解析思路：實(shí)時(shí)任務(wù)調(diào)度策略中，優(yōu)先級(jí)搶占調(diào)度、固定優(yōu)先級(jí)調(diào)度和先到先服務(wù)調(diào)度是常見(jiàn)的。

5.A,B,C,D,E

解析思路：任務(wù)調(diào)度算法需要考慮任務(wù)執(zhí)行時(shí)間、優(yōu)先級(jí)、響應(yīng)時(shí)間、切換時(shí)間和系統(tǒng)資源。

6.A,B,C,D,E

解析思路：響應(yīng)時(shí)間、周期性、可靠性、可預(yù)測(cè)性和適應(yīng)性都是實(shí)時(shí)系統(tǒng)性能指標(biāo)。

7.A,B,C,D,E

解析思路：資源分配策略包括動(dòng)態(tài)、靜態(tài)、分時(shí)、優(yōu)先級(jí)和帶寬分配。

8.A,B,C,D,E

解析思路：實(shí)時(shí)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則包括明確任務(wù)需求、優(yōu)化任務(wù)調(diào)度、最小化中斷延遲、確保系統(tǒng)穩(wěn)定性和提高系統(tǒng)可維護(hù)性。

9.A,B,C,D,E

解析思路：任務(wù)調(diào)度算法需要考慮任務(wù)優(yōu)先級(jí)管理、切換開(kāi)銷、公平性、實(shí)時(shí)性和可預(yù)測(cè)性。

10.A,B,C,D,E

解析思路：實(shí)時(shí)系統(tǒng)測(cè)試方法包括壓力測(cè)試、性能測(cè)試、可靠性測(cè)試、實(shí)時(shí)性測(cè)試和安全性測(cè)試。

三、判斷題

1.√

解析思路：任務(wù)執(zhí)行時(shí)間短可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，從而提高實(shí)時(shí)性。

2.√

解析思路：優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)會(huì)導(dǎo)致低優(yōu)先級(jí)任務(wù)無(wú)法獲得資源，從而影響實(shí)時(shí)性。

3.√

解析思路：中斷服務(wù)程序執(zhí)行時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)阻塞其他任務(wù)，影響系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。

4.√

解析思路：靜態(tài)資源分配在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)就已經(jīng)分配好，可靠性更高。

5.√

解析思路：優(yōu)先級(jí)搶占調(diào)度可以根據(jù)實(shí)時(shí)需求動(dòng)態(tài)調(diào)整任務(wù)優(yōu)先級(jí)，更靈