嵌入式系统及应用试题

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分钟课程成绩构成：平时 5 %，期中10 %，实验25 %，期末60 %
本试卷试题由__5 _部分构成，共__9___页。

一、判断题（共15分，共15题，每题1分，正确用“T”表示，错误用“F”表示）
1．优先级位图法是通过牺牲空间赢得时间。

（）
2．EDF调度策略可用于调度周期性任务（）
3．在嵌入式操作系统中一般不使用虚拟存储技术，避免页面置换的开销所引起的不确定性。

（）4．自陷、异常和中断基本上具有相同的中断服务程序结构。

（）
5. 嵌入式多任务系统中，任务间的耦合程度越高，它们之间的通信越少。

（）
6．存储器映射编址是指I/O端口的地址与内存地址统一编址，即I/O单元与内存单元在同一地址空间。

其优点是可采用丰富的内存操作指令访问I/O单元、无需单独的I/O地址译码电路、无需专用的I/O指令。

（）
7．嵌入式系统中，优先级抢占调度可以在任意位置、任意时刻发生。

（）
8．当二值信号量用于任务之间同步时，其初始值为1。

（）
9．如果一个实时调度算法使得任务充分利用了CPU，则CPU的利用率为100%。

（）10．RISC处理器常用高效流水线技术提高处理器的并行性。

（）
11．弱实时对系统响应时间有要求，但是如果系统响应时间不能满足，不会导致系统出现致命的错误或崩溃。

（）
12．循环轮询系统适合于慢速和非常快速的简单系统。

（）
13．单处理器多任务系统无需嵌入式操作系统的支持。

（）
14．任务控制块的内容在任务创建时进行初始化，在系统运行过程中不会发生变化。

（）15．支持实时特性的DARTS设计方法也采用了面向对象技术。

（）
二、单项选择题（共20分，共10题，每题2 分）
1、以下描述中，哪一项不适用于前后台系统：（）
（A）是中断驱动系统的一种（B）后台是一个循环轮询系统一直在运行
（C）前台由一些中断处理过程组成（D）具有多任务
2、以下哪项不能降低嵌入式系统处理器的功耗（）
（A）降低工作电压；
（B）提供不同的时钟频率；
（C）关闭暂时不使用的功能块；
（D）提升工作的时钟频率。

3、以下关于同步、互斥与通信机制的描述中，错误的是（）
（A）间接通信指通信双方不需要指出消息的来源或去向，而通过中间机制来通信。

（B）在消息队列通信中，将数据从发送任务的空间完全拷贝到接收任务的空间，具有较好的时间及空间性能；
（C）操作系统可以环形缓冲的形式管理消息队列；
（D）事件无队列，即多次发送同一事件，在未经过任何处理的情况下，其效果等同于只发送一次。

4、以下哪一项不属于处理器存储器子系统的范畴（）。

（A）MMU/MPU （B）Cache （C）write buffer （D）external memory
5、多任务系统的优点很多，但（）不是其优点。

（A）将复杂的系统分解成相对独立的多个任务，达到分而制之的目的，从而降低系统的复杂性；（B）便于保证系统的实时性；
（C）需要增加功能：任务间的协调，同步和通信功能；
（D）系统的模块化好，提高系统的可维护性。

6、以下关于任务分类的描述，不正确的是（）
（A）按照到达情况的可预测性，任务可划分为周期任务和非周期任务；
（B）按照重要程度，任务可分为关键任务和非关键任务；
（C）非关键任务如果没有得到及时执行，将会产生严重后果；
（D）周期任务每隔一个固定的时间间隔就会执行一次。

7、运行任务被抢占的原因不包括（）
(A) 它唤醒了高优先级的任务(B) 将自己挂起
(C) 有多个同优先级的就绪任务，运行的时间片到(D) 优先级较低的中断产生并处理中断
8. ARM处理器在哪种模式下，具有最多的影子寄存器（）
（A）USER （B）SYSTEM （C）FIQ （D）IRQ （E）ABORT
9. 以下关于ARM处理器的分类，哪项描述不正确（）
（A）应用处理器具有最快频率、最高性能以及合理的功耗
（B）实时控制处理器具有实时响应、合理性能、较低功耗
（C）微控制器具有一般性能、最低成本和极低的功耗
（D）微控制器也可以具有存储器子系统
10. 关于中断服务程序的编写原则，以下哪个是不正确的：（）
（A）中断服务程序要尽量地简短，只完成必要的处理工作；
（B）中断服务程序中可以调用操作系统提供的一些服务；
（C）中断服务程序中可以与任务相同的方式使用操作系统的服务；
（D）中断服务程序中可以打开系统的中断响应，以支持中断嵌套。

三、填空题（共20分，共20空，每空1 分）
1.嵌入式微处理器的指令集一般要针对特定领域的应用进行剪裁和扩展，常用的扩展指令类型包
括：、、、。

2.在多任务系统中，任务具有、、等特点。

3.ARM9系列的处理器具有5级流水线，分为、、、存储器
访问和等5个阶段。

4.导致ARM处理器工作模式转变的原因有：软件控制、异常和。

5.ARM处理器的自陷指令是，X86处理器的自陷指令是。

6.内存保护主要包含两各方面的内容：和。

7. I/O 端口的编址方法，即I/O 端口的地址安排方式主要有两种： ， 。

8. 嵌入式微处理器有两种体系结构，其中 将指令和数据存放于同一存储空间，而 的特点是指令和数据分别使用相互独立的存储空间。

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． 在嵌入式实时系统中，什么是任务？有哪些主要特性？简述任务、进程之间的主要区别。

（5分）
2.
ARM 处理器的程序状态寄存器第28到31位分别代表什么意义？请分析右边的代码是如何利用这些位的信息。

3. 交叉调试与普通软件调试有哪些异同？（5分）
4．嵌入式实时操作系统采用了那些机制提高系统的实时性与确定性？并简要说明。

（9分）5．么是优先级反转？有哪些方法可以避免优先级反转？请简要对它们进行说明。

（6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。

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。