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试题三（共25分）阅读以下关于嵌入式系统能耗管理设计的描述,在答题纸上回答问題1至问题3。【说明】随着嵌入式系统智能化技术的持续发展，系统的能耗问题已成为亟待解决的难题。某宇航公司研发的一款手持式野外辅助装备，需要较长的巡航时间，由于设计时对功耗问题考虑不周，使得产品出现了批次责任事故。公司领导决定抽调王工等5人组建专门的攻关小组，要求在三个月内完成故障归零。王工接到任务后，经反复论证 与实验，给公司提交了一份基于软件动态节能的改进方案，得到了领导及专家的好评。【问题1】（7分）在嵌入式系统中节能技术一般分为静态节能和动态节能两种，请用300字以内文 字分别说明什么是静态节能技术和动态节能技术，并列举三种动态节能技术。【问题2】（6分）王工的方案得到认可后，他带领团队研究了调度方式和系统能耗之间的关系，请用150字以内的文字说明为了节约系统能耗而釆用的设备调度策略的核心思路，并说明设备调度策略与任务实时性的关系。
参考答案
参考解析
解析：【问题1】（7分）答案：静态节能技术是在编译时刻对代码扫描，找出可以针对目标平台特性优化的部分进行代码重构。动态节能技术是在设备运行时根据任务负载、功率与输入电压平方的线性关系等进行运行状态以达到节能的技术，主流的动态节能技术有动态电压调节、动态频率调节、动态电源管理、动态电压缩放、体偏压调节、自适应衬底偏置等。【问题2】（6分）答案：在不违背时限，保证延迟的前提下，合理调度任何到各设备上，求得最佳调度以降低系统能耗。设备调度策略是直接影响任务实时性能的因素。 【问题3】（12分）
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请详细阅读有关数据架构方面的描述，回答问题1至问题3。 【说明】 某软件公司欲开发一个基于Web 2.0的大型社交网络系统。就该系统的数据架构而言，李工决定采用公司熟悉的数据架构，使用通用的商用关系型数据库，系统内部数据采用中央集中方式存储。 该系统投入使用后，初期用户数量少，系统运行平稳。6个月后，用户数出现了爆炸式增长，系统暴露出诸多问题，集中表现在： （1）用户执行读写操作时，响应时间均变得很慢； （2）随着系统功能的扩充，原有数据格式发生变化，又出现新的数据格式，维护困难； （3）数据容量很快超过系统原有的设计上限，数据库扩容困难； （4）软件系统不断出现宕机，整个系统可用性较差。 经过多次会议讨论，公司的王工建议采用NoSQL数据库来替代关系数据库，以解决上述问题。但李工指出NoSQL数据库出现时间不长，在使用上可能存在风险。公司技术人员对NoSQL数据库产品进行了认真测试，最终决定采用NoSQL数据库来替代现有的数据库系统。【问题1】（11分） 分别解释产生问题（1）~（4）的原因。 【问题2】（8分） 请针对问题（1）~（4），分别指出NoSQL数据库的哪些特点促使公司最终采用了NoSQL数据库。 【问题3】（6分） 请指出该系统采用NoSQL数据库时可能存在的问题。
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试题五（共 25 分）阅读以下关于Web 应用系统负载均衡的问题，在答题纸上回答问题1至问题3。某电子商务公司的主要业务是书籍、服装、家电和日用品的在线销售。随着公司业务发展和用户规模的不断扩大，现有的网上交易系统无法正常处理日益增大的请求流量，公司决策层决定升级其网上交易系统。在对该系统的升级方案进行设计和讨论时，公司的系统分析师王工提出采用基于高性能主机系统的方法进行系统升级，另外一位系统分析师李工则提出采用基于负载均衡集群的方法进行系统升级。公司的分析师和架构师对这两种思路进行讨论与评估，最终采纳了李工的方法。【问题 1】（9 分）请从系统的可用性、可伸缩性和应用特点三个方面说明公司为何没有采用王工提出的方法。【问题 2】（8 分）负载均衡通常分为传输层负载均衡和应用层负载均衡两类。请基于这种分类方式，说明基于 DNS 的负载均衡方法和基于 HTTP 重定向服务器的负载均衡方法分别属于哪类负载均衡方法，并用200字以内的文字说明这两种方法实现负载均衡的方式。【问题 3】（8 分）在确定使用基于负载均衡集群的系统升级方法后，李工给出了一个基于LVS（Linux Virtual Server）的负载均衡集群实现方案。公司的系统分析师在对现有系统进行深入分析的基础上，认为以下两个实际情况对升级方案影响较大，需要对该方案进行改进。1. 系统需要为在线购物提供购物车功能，用来临时存放选中的产品。2. 系统需要保证向所有的VIP 用户提供高质量的服务。针对上述描述，首先说明每种情况分别会引入哪些与负载均衡相关的问题，并用 200字以内的文字说明针对不同的问题，应该如何改进李工的解决方案。
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阅读以下关于嵌入式实时操作系统软件的选型分析方面的叙述，回答问题1至问题3。某研究所承担了一项宇航嵌入式系统的研制任务，本项任务技术难度大、可靠性要求高、进度要求紧，预计软件规模约在一万行以上。而该所原先承担的相关项目均是用汇编语言编写的(软件规模较小，一般是几百行)。项目主管工程师将软件开发的论证工作分别布置给了王工和李工，要求他们根据本项目的技术要求，在一周内分别提出软件的实施方案。(1)该宇航嵌入式系统由数据处理机、信号处理机以及数据采集模块组成。信号处理机主要通过数据采集模块将大量不同时间周期的外部数据采集进来，进行预处理(如 FFT变换)后提交给数据处理机；数据处理机根据功能要求完成各种计算处理工作，并将结果输出。为了达到数据处理机和信号处理机的标准化，这两类处理机均采用同种处理机的体系结构(如PowerPC7410)。整个系统工作的最大周期为1s，最小周期为5ms。数据处理机上任务分布如下表所示。(2)一周后，王工和李工提交了各自的实施方案，其共同之处在于两者均提出采用操作系统及相应的软件开发环境。但是，王工和李工在选择什么样的操作系统及开发环境方面出现了较大的分歧。王工的实施方案提出，为了满足本项目的技术要求，并有利于本所软件的长期发展，应选用具有硬实时处理能力的嵌入式实时操作系统及开发环境 (例如VxWorks等)：而李工的实施方案指出，操作系统主要完成对计算机资源的管理与分配工作，考虑到人们对操作系统及软件开发工具的熟悉程度，本项目应选用具有大众化的、软件开发人员容易上手的嵌入式操作系统(例如WindowsCE、Linux等)。(3)在两人争执不下的情况下，项目主管工程师组织了相关专家对王工和李工提交的实施方案进行了评审。最后，专家组一致认为王工的方案切实可行，操作系统的选型论证充分、客观，可以作为本所未来几年中相关项目的软件开发的基本环境。同时专家组还就具体实施选择嵌入式实时操作系统及开发环境产品时应着重考虑的相关问题提出了几点建议。为什么专家组一致认为王工的实施方案切实可行?请用200字以内文字简要说明。
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阅读以下关于嵌入式软件体系架构的叙述。3. 某公司承担了一项宇航嵌入式设备的研制任务。本项目除对硬件设备环境有很高的要求外，还要求支持以下功能：(1) 设备由多个处理机模块组成，需要时外场可快速更换(即LRM结构)；(2) 应用软件应与硬件无关，便于软硬件的升级；(3) 由于宇航嵌入式设备中要支持不同功能，系统应支持完成不同功能任务间的数据隔离；(4) 宇航设备可靠性要求高，系统要有故障处理能力。公司在接到此项任务后，进行了反复论证，提出三层栈(TLS)软件总体架构，如下图所示，并将软件设计工作交给了李工，要求他在三周内完成软件总体设计工作，给出总体设计方案。[问题1]用150字以内的文字，说明公司制定的TLS软件架构的层次特点，并针对上述功能需求(1)～(4)，说明架构中各层内涵。[问题2]在TLS软件架构的基础上，关于选择哪种类型的嵌入式操作系统问题，李工与总工程师发生了严重分歧。李工认为，宇航系统是实时系统，操作系统的处理时间越快越好，隔离意味着以时间作代价，没有必要，建议选择类似于VxWorks5.5的操作系统；总工程师认为，应用软件间隔离是宇航系统安全性要求，宇航系统在选择操作系统时必须考虑这一点，建议选择类似于Linux的操作系统。请说明两种操作系统的主要差异，完成下表中的空白部分，并针对本任务要求，用200字以内的文字说明你选择操作系统的类型和理由。两种操作系统的主要差异[问题3]故障处理是宇航系统软件设计中极为重要的组成部分。故障处理主要包括故障监视、故障定位、故障隔离和系统容错(重组)。用150字以内的文字说明嵌入式系统中故障主要分哪几类?并分别给出两种常用的故障滤波算法和容错算法。
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阅读以下关于嵌入式操作系统软件编码优化的技术说明，根据要求回答问题1至问题5。【说明】由于嵌入式系统对实时性的要求较高，因此一般要求对代码的性能进行优化，使代码的执行速度越快越好。图6-22给出了两个算术运算的程序段(a)、(b)。在嵌入式系统设计过程中，给定一份软件设计规格说明书后，下一步的工作就是编写代码。通常编码工作包含哪些步骤?
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阅读以下关于嵌入式多核程序设计技术的描述，回答问题 1至问题 3。 【说明】 近年来，多核技术己被广泛应用于众多安全关键领域(如:航空航天等)的电子设备中，面向多核技术的并行程序设计方法已成为软件人员急需掌握的主要技能之一。某宇航公司长期从事宇航电子设备的研制工作，随着宇航装备能力需求的提升，急需采用多核技术以增强设备的运算能力、降低功耗与体积，快速实现设备的升级与换代。针对面向多核开发，王工认为多核技术是对用户程序透明的，开发应把重点放在多核硬件架构和硬件模块设计上面，而软件方面，仅仅需要选择一款支持多核处理器的操作系统即可。而李工认为，多核架构能够使现有的软件更高效地运行，构建一个完善的软件架构是非常必要的。提高多核的利用率不能仅靠操作系统，还要求软件开发人员在程序设计 中考虑多进程或者多线程并行处理的编程问题。【问题1】(12分） 请用300字以内文字说明什么是多核技术和多线程技术，并回答李工的意见是否正确，为什么? 【问题2】(6 分） 在多核环境下，线程的活动有并行和并发两种方式，请用300字以内的文字说明这两种方式的含义及差别。 【问题3】(7 分） 请根据自己所掌握的多核、多线程的知识，判别表 3-1给出的说法是否正确，并将答案写在答题纸上对应空白处(填写正确或错误)。
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阅读以下关于嵌入式系统可靠性设计方面的描述，回答问题1至问题3。 【说明】 某宇航公司长期从事宇航装备的研制工作，嵌入式系统的可靠性分析与设计已成为该公司产品研制中的核心工作，随着宇航装备的综合化技术发展，嵌入式软件规模发生了巨大变化，代码规模已从原来的几十万扩展到上百万，从而带来了由于软件失效而引起系统可靠性降低的隐患。公司领导非常重视软件可靠性工作，决定抽调王工程师等5人组建可靠性研究团队，专门研究提高本公司宇航装备的系统可靠性和软件可靠性问题，并要求在三个月内，给出本公司在系统和软件设计方面如何考虑可靠性设计的方法和规范。可靠性研究团队很快拿出了系统及硬件的可靠性提高方案，但对于软件可靠性问题始终没有研究出一种普遍认同的方法。【问题1】（共9分） 请用200字以内文字说明系统可靠性的定义及包含的4个子特性，并简要指出提高系统可靠性一般采用哪些技术？ 【问题2】（共8分） 王工带领的可靠性研究团队之所以没能快速取得软件可靠性问题的技术突破，其核心原因是他们没有搞懂高可靠性软件应具备的特点。软件可靠性一般致力于系统性地减少和消除对软件程序性能有不利影响的系统故障。除非祓修改，否则软件系统不会随着时间的推移而发生退化。请根据你对软件可靠性的理解，给出表3-1所列出的硬件可靠性特征对应的软件可靠性特征之间的差异或相似之处，将答案写在答题纸上。【问题3】（共8分） 王工带领的可靠性研究团队在分析了大量相关资料基础上，提出软件的质量和可靠性必须在开发过程构建到软件中，也就是说，为了提高软件的可靠性，必须在需求分析、设计阶段开展软件可靠性筹划和设计。研究团队针对本公司承担的飞行控制系统制定出了一套飞控软件的可靠性设计要求。飞行控制系统是一种双余度同构型系统，输入采用了独立的两路数据通道，在系统内完成输入数据的交叉对比、表决制导率计算，输出数据的交叉对比、表决、一输出等功能，系统的监控模块实现对系统失效或失步的检测与宠位。其软件的可靠性设计包括恢复块方法和N版本程序设计方法。请根据恢复块方法工作原理完成图3-1，在(1)～(4)中填入恰当的内容。并比较恢复块方法与N版本程序设计方法，将比较结果(5)～(8)填入表3-2中。图3-1 恢复块方法 表3-2 恢复块方法与N版本程序设计的比较
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阅读以下关于嵌入式实时系统设计的描述，回答问题1至问题3。 【说明】 嵌入式系统是当前航空、航天、船舶及工业、医疗等领域的核心技术，嵌入式系统可包括实时系统与非实时系统两种。某宇航公司长期从事航空航天飞行器电子设备的研制工作，随着业务的扩大，需要大量大学毕业生补充到科研生产部门。按照公司规定，大学毕业生必须进行相关基础知识培训，为此，公司经理安排王工对他们进行了长达一个月的培训。【问题1】（7分） 王工在培训中指出：嵌入式系统主要负责对设备的各种传感器进行管理与控制。而航空航天飞行器的电子设备由于对时间具有很强的敏感性，通常由嵌入式实时系统进行管控，请用300字以内文字说明什么是实时系统，实时系统有哪些主要特性。 【问题2】（8分） 实时系统根据应用场景、时间特征以及工作方式的不同，存在多种实时特性，大致有三种分类方法，即时间类别、时间需求和工作方式结构。根据自己所掌握的实时性知识，将图3-1给出的实时特性按三种分类方式，填写图3-1中(1)～(8)处空白。 备选答案：时限的危害程度；时间角色；弱；时间响应；固定；时限／反应时间；时间明确；输入／输出激励；时间触发；强；周期／零星／非周期；事件触发。图3-1 实时特性分类图 【问题3】（10分） 可靠性是实时系统的关键特性之一，区分软件的错误(Error)、缺陷（Defect）、故障(Fault)和失效(Failure)概念是软件可靠性设计工作的基础。请简要说明错误、缺陷、故障和失效的定义；并在图3-2中标出错误、缺陷和失效出现阶段，说明缺陷、故障和失效的表现形式，填写图3-2中(1)～(6)处的空白。
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试题三阅读下列说明。回答问题1至问题4，将解答填入答题纸的相应栏内【说明】某公司承接了某银行的信息系统集成项目，并任命王工为项目经理。这也是王工第一次担任项目经理，王工带领近20人的人团队，历经近11个月的时间， 终于完成了系统建设工作，并通过了试运行测试，王工在与甲方项目负责人简单第对核了项目交付清单之后，就报告公司项已经结束，部分项目人员可以进行转载。王工组织剩下的项目团队成员召开了项目总结会议。随后公司的财务要求王工根据合同催甲方支付剩余30%的项目款当王工打电话催促甲方支付项目尾款时。甲方的项目经理告诉他项目还没有结束，甲方还没有在验收报告上签字确认，项目的很多常规性文件还没有提交，而且需要在试运行的基础上，进一步修改程序和功能设置，现在根本没有达到项目收尾的条件，【问题1】（4分）项目收尾包括哪些具体工作【问题2】（8分）项目经理王工收尾管理方面上主要存在哪些问题？【问题3】（5分）对于软件和信息系统集成项目来说，项目收尾时一般提交的文件包括哪些类？【问题4】（8分）（1）王工组织的项目总结会议是否恰当？请说明理由（2）请简要叙述项目总结会议上一般讨论的内容包括哪些？
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近年来，分区化（Partitioning）技术已被广泛应用于大型嵌入式系统，此项技术重在解决嵌入式系统中多类应用软件共享计算机资源的安全性问题，同时，也可降低软件开发成本，提高软件的可重用能力。某公司承担了一项宇航计算机系统研制任务，要求将以前采用的多处理机系统精简为由单个处理器系统完成，而整体功能应在原有功能不变的基础上，可灵活扩展，并要求原应用软件可被快速移植到新系统。公司将任务交给王工程师组织并承担总体设计工作。在采用何种嵌入式实时操作系统的选型问题上，王工认为宇航系统强调安全性，原系统应用软件功能分布在各自的处理机上，在保持功能不变的情况下，应适当地维持各个软件的相对独立性，因此采用具有分区能力的操作系统（如：VxWorks653）比较合适。【问题1】（共9分）图3-1给出了具有分区能力的操作系统架构，该架构支持分区和进程两类调度，并提供了分区的时间、空间隔离保障，保证了应用软件可安全共享计算机资源。请用300字以内文字说明该类操作系统中分区化技术的主要特点。图3-1 具有分区能力的操作系统架构【问题2】（共16分）完成该项目总体设计后，王工将软件设计工作交给李工，要求李工在原有软件基础上，完成新环境下的软件设计。经分析，李工统计出了原系统的任务基本情况（见表3-1）。原系统包含三个子系统，为了保证各子系统软件间的相对独立性，将三个子系统移植到新系统的三个分区工作，假设将ldquo;显示子系统rdquo;、ldquo;雷达子系统rdquo;和ldquo;任务子系统rdquo;分别用P1、P2和P3表示，系统的最小时间计时（tick）设为1ms，调度表的主时间框架将是40ms。根据表3-1给出的原系统各任务周期和最坏执行时间数据，新系统中的所有任务可被调度，请对此进行分析说明，完善表3-2所示的分区调度表的设计，在空（1）~（10）填写正确内容并将解答填入答题纸的对应栏内。（注：WCET，Worst-Case Execution Time）。表3-1 原系统软件任务情况
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试题三（共25分）阅读以下关于嵌入式系统能耗管理设计的描述,在答题纸上回答问題1至问题3。随着嵌入式系统智能化技术的持续发展，系统的能耗问题已成为亟待解决的难题。某宇航公司研发的一款手持式野外辅助装备，需要较长的巡航时间，由于设计时对功耗问题考虑不周，使得产品出现了批次责任事故。公司领导决定抽调王工等5人组建专门的攻关小组，要求在三个月内完成故障归零。王工接到任务后，经反复论证 与实验，给公司提交了一份基于软件动态节能的改进方案，得到了领导及专家的好评。【问题1】（7分） 在嵌入式系统中节能技术一般分为静态节能和动态节能两种，请用300字以内文 字分别说明什么是静态节能技术和动态节能技术，并列举三种动态节能技术。 【问题2】（6分） 王工的方案得到认可后，他带领团队研究了调度方式和系统能耗之间的关系，请用150字以内的文字说明为了节约系统能耗而釆用的设备调度策略的核心思路，并说明设备调度策略与任务实时性的关系。 【问题3】（12分） 根据上述设备有效调度时刻的策略，分析以下实例，并将答案写在答题纸上。 手持式野外辅助装备由三个实时任务和三个独立设备组成（分别表示为：t1、t2 和t3；s1、s2和S3），表3-1给出了手持式设备实时任务的时间参数表，这些任务使用独立的设备并且所有设备的特征一致，各设备待机超时可直接进入睡眠状态，处于睡眠状态的设备要经过转换状态后才能进入运行状态。假设初始状态（t=0）设备处于工作状态，且所有设备的工作状态功率为60mw/ms，转换功率为30mw/ms，睡眠功率 为10mv/ms。同时假设设备被唤醒的转换时间为10ms。设备待机后被关闭的超时值为10ms。 图3-1给出了未考虑节能需求时任务调度算法，在釆用了设备有效时刻调度策略之后，三个设备100ms周期内将按一定顺序被依次关闭和唤醒。图3-2给出了采用设备有效时刻调度策略后s1的功率随时间的变化规律。请计算此时三个设备在100ms 周期内的功耗，并计算100ms周期内，每个设备的节能比。 节能比 = （未节能情况下的系统能耗 - 节能后系统能耗） 未节能情况下的系统能耗
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试题一（25 分）阅读以下关于企业应用集成的叙述，在答题纸上回答问题 1 至问题 3。某软件公司承担了某大型企业应用系统集成任务，该企业随着信息化的进展，积累了许多异构的遗产信息系统，这些系统分别采用 J2EE、.NET 等技术进行开发，分布在不同的地理位置，采用不同的协议进行数据传输。企业要求集成后的系统能够实现功能整合，并在组织现有功能的基础上提供增值服务。为了按时完成任务，选择合适的企业应用集成方法和架构非常重要。项目组在讨论方案时，提出了两种集成思路。（1）刘工建议采用传统的应用集成方法，将应用集成分为多个层次，并采用消息代理中间件连接遗产系统。 （2） 王工建议采用基于SOA的方法进行应用集成， 将现有遗产系统采用Web Service的方式进行包装，暴露统一格式的接口，并采用企业服务总线（ESB）进行连接。 项目组仔细分析比较了两种方案的优点和不足后，认为刘工和王工的建议都合理，但是结合当前项目的实际情况，最后决定采用王工的建议。【问题 1】 （8 分）请分析比较两种方案优点和不足，完成表 1-1 中的空白部分。【问题 2】 （8 分）针对该企业的集成实际情况，请用 200 字以内的文字叙述王工建议中企业服务总线（ESB）应该具有的基本功能。【问题 3】 （9 分）王工的方案拟采用 Web Service 作为基于 SOA集成方法的实现技术。 请根据该系统的实际情况，用 300 字以内的文字说明系统应该分为哪几个层次，并简要说明每个层次的功能和相关标准。
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试题五（共25分）阅读以下信息系统可靠性问题的说明，在答题纸上回答问题 1至问题 3。【说明】某软件公司开发一项基于数据流的软件，其系统的主要功能是对输入数据进行多次分析、处理和加工，生成需要的输出数据。需求方对该系统的软件可靠性要求很高，要求系统能够长时间无故障运行。该公司将该系统设计交给王工负责。王工给出该系统的模块示意图如图5-1所示。王工解释：只要各个模块的可靠度足够高，失效率足够低，则整个软件系统的可靠性是有保证的。李工对王工的方案提出了异议。李工认为王工的说法有两个问题：第一，即使每个模块的可靠度足够高，但是整个软件系统模块之间全部采用串联，则整个软件系统的可靠度明显下降。假设各个模块的可靠度均为 0.99，则整个软件系统的可靠度为 0.994≈0.96；第二，软件系统模块全部采用串联结构时，一旦某个模块失效，则意味着整个软件系统失效。李工认为， 应该在软件系统中采用冗余技术中的动态冗余或者软件容错的N 版本程序设计技术，对容易失效或者非常重要的模块进行冗余设计，将模块之间的串联结构部分变为并联结构，来提高整个软件系统的可靠性。同时，李工给出了采用动态冗余技术后的软件系统模块示意图，如图5-2所示。刘工建议，李工方案中 M1 和 M4 模块没有采用容错设计，但 M1 和 M4 发生故障有可能导致严重后果。因此，可以在M1和M4模块设计上采用检错技术，在软件出现故障后能及时发现并报警，提醒维护人员进行处理。注：假设各个模块的可靠度均为0.99。【问题 1】（4分）在系统可靠性中，可靠度和失效率是两个非常关键的指标，请分别解释其含义。【问题 2】（13分）请解释李工提出的动态冗余和N 版本程序设计技术，给出图 5-1中模块M2采用图5-2 动态冗余技术后的可靠度。请给出采用李工设计方案后整个系统可靠度的计算方法，并计算结果。【问题 3】（8分）请给出检错技术的优缺点，并说明检测技术常见的实现方式和处理方式。
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试题一（共25分）阅读以下关于软件系统架构选择的说明，在答题纸上回答问题1至问题 3。【说明】某公司欲针对 Linux操作系统开发一个KWIC（Key Word in Context）检索系统。该系统接收用户输入的查询关键字，依据字母顺序给出相关帮助文档并根据帮助内容进行循环滚动阅读。在对KWIC系统进行需求分析时，公司的业务专家发现用户后续还有可能采用其它方式展示帮助内容。根据目前需求，公司的技术人员决定通过重复剪切帮助文档中的第一个单词并将其插入到行尾的方式实现帮助文档内容的循环滚动，后续还将采用其它的方法实现这一功能。在对KWIC系统的架构进行设计时，公司的架构师王工提出采用共享数据的主程序-子程序的架构风格，而李工则主张采用管道-过滤器的架构风格。在架构评估会议上，大家从系统的算法变更、 功能变更、 数据表示变更和性能等方面对这两种方案进行评价，最终采用了李工的方案。【问题 1】（7分）在实际的软件项目开发中，采用恰当的架构风格是项目成功的保证。请用 200 字以内的文字说明什么是软件架构风格，并对主程序-子程序和管道-过滤器这两种架构风格的特点进行描述。【问题 2】（12分）请完成表1-1 中的空白部分（用+表示优、－表示差），对王工和李工提出的架构风格进行评价，并指出采用李工方案的原因。【问题 3】（6分）图1-1 是李工给出的架构设计示意图， 请将恰当的功能描述填入图中的（1）～（4）。
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阅读以下关于嵌入式软件测试方面的叙述，回答问题1至问题3。甲公司是一个专业的航空软件开发公司，当前正在为某用户开发某航空嵌入式实时软件，王工是该软件开发项目的负责人。应用户要求，甲公司委托乙公司对其开发的航空软件进行第三方测试。张工是乙公司中该测试项目的负责人。王工在与张工讨论该软件的测试计划时，就软件的测试环境产生了争执。张工认为所有的第三方测试工作都必须在目标机环境下完成，否则无法保证测试的有效性。王工认为开发工作进度很紧，而且开发工作需要频繁占用目标机环境，第三方测试在仿真环境下进行就可以了，没有必要非得在目标机环境下测试。请在200字以内对上述两人意见的正确性进行评价与分析，并简述你对本题目中的测试环境问题的建议。
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试题五（共25分）阅读以下关于网上交易系统的叙述，回答问题1至问题3。某电子商务公司进行机构重组后，业务规模和用户规模不断扩大，现有的在线销售系统已经无法满足公司的发展要求。公司决策层对现有系统的不足进行了认真分析，决定提高现有系统客户端访问速度，增强客户端的动态交互能力，并提高整个系统代码的模块化和重用性，最终完成网上交易系统的改造与升级。在对该系统的升级方案进行设计和讨论时，公司的系统分析师王工提出采用开发浏览器插件的方式提高客户端访问速度并增强访问体验，通过重写服务端代码提高系统的模块化和重用性。另外一位系统分析师李工则提出采用Ajax技术提高客户端性能，采用JavaScript技术进一步增强客户端的动态交互能力，并在服务端采用JavaScript技术提高系统代码的模块化和重用性。公司的分析师和架构师对这两种思路进行讨论与评估，最终采纳了李工的方法。【问题1】（8分）请从系统的客户端开发和服务端开发两个方面说明为何没有采用王工提出的方法。【问题2】（9分）请说明什么是AjaX技术，并从信息表示、动态显示及交互、数据交换和异步数据交换四个功能特点说明Ajax包含的基本技术，对应填入表5-1中的(1)、(2)、(3)、(4)空白中。【问题3】（8分）在论证服务端实现策略时，李工以“用户身份验证”和“客户请求信息传递与返回”两个应用场景为例说明在服务端采用JavaScript技术的优势。请给出李工可能的论证过程。
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【说明】 某公司长期从事计算机产品的研制工作，公司领导为了响应国家军民融合的发展战略，决定 要积极参与我国军用设备领域的研制工作，将本公司的计算机及软件产品通过提升和改造， 应用到军用装备的安全关键系统中。公司为了承担军用产品的研发任务，公司领导将论证工 作交给王工负责。王工经调研分析，提交了一份完整论证报告。【问题 1】 （12 分）论证报告指出：我们公司长期从事民用市场的计算机研制工作，在研制流程、管理方法以及 环境试验等方面都不能达到军用设备相关技术要求。要承担武器装备生产研制工作，就必须 建立公司的武器装备生产研制质量体系，需要拿到军方或政府部门颁发的资格认证。从技术 上讲，军用设备产品大部分都属于安全关键系统，其计算机及软件的缺陷会导致武器装备失效，因此，公司技术人员应及早掌握相关安全性基本概念和相关设计知识。1）企业要承担武器装备产品生产任务，需获得一些资格认证，请列举两种资格认证名称。2）请说明安全关键系统的定义，并列举出两个安全关键系统的实例设备。3）请简要说明安全性（safety）的具体含义，并给出产品设计时，安全性分析通常采用哪两种方法?
考题
请详细阅读有关嵌入式实时操作系统方面的描述，回答问题1至问题2。
【说明】
近年来，分区化（Partitioning）技术已被广泛应用于大型嵌入式系统，此项技术重在解决嵌入式系统中多类应用软件共享计算机资源的安全性问题，同时，也可降低软件开发成本，提高软件的可重用能力。某公司承担了一项宇航计算机系统研制任务，要求将以前采用的多处理机系统精简为由单个处理器系统完成，而整体功能应在原有功能不变的基础上，可灵活扩展，并要求原应用软件可被快速移植到新系统。公司将任务交给王工程师组织并承担总体设计工作。在采用何种嵌入式实时操作系统的选型问题上，王工认为宇航系统强调安全性，原系统应用软件功能分布在各自的处理机上，在保持功能不变的情况下，应适当地维持各个软件的相对独立性，因此采用具有分区能力的操作系统（如：VxWorks653）比较合适。
【问题1】
图3-1给出了具有分区能力的操作系统架构，该架构支持分区和进程两类调度，并提供了分区的时间、空间隔离保障，保证了应用软件可安全共享计算机资源。请用300字以内文字说明该类操作系统中分区化技术的主要特点。
【问题2】
完成该项目总体设计后，王工将软件设计工作交给李工，要求李工在原有软件基础上，完成新环境下的软件设计。经分析，李工统计出了原系统的任务基本情况（见表3-1）。原系统包含三个子系统，为了保证各子系统软件间的相对独立性，将三个子系统移植到新系统的三个分区工作，假设将“显示子系统”、“雷达子系统”和“任务子系统”分别用P1、P2和P3表示，系统的最小时间计时（tick）设为1ms，调度表的主时间框架将是40ms。
根据表3-1给出的原系统各任务周期和最坏执行时间数据，新系统中的所有任务可被调度，请对此进行分析说明，完善表3-2所示的分区调度表的设计，在空（1）~（10）填写正确内容并将解答填入答题纸的对应栏内。
（注：WCET，Worst-CaseExecutionTime）。
考题
阅读以下关于嵌入式实时系统相关技术的叙述，在答题纸上回答问题1和问题2。【说明】某公司长期从事宇航领域嵌入式实时系统的软件研制任务。公司为了适应未来嵌入式系统网络化、智能化和综合化的技术发展需要，决定重新考虑新产品的架构问题，经理将论证工作交给王工负责。王工经调研和分析，完成了新产品架构设计方案，提交公司高层讨论。【问题1】 (14分)王工提交的设计方案中指出：由于公司目前研制的嵌入式实时产品属于简单型系统，其嵌入式子系统相互独立，功能单一，时序简单。而未来满足网络化、智能化和综合化的嵌入式实时系统将是种复杂系统，其核心特征体现为实时任务的机理、状态和行为的复杂性。简单任务和复杂任务的特征区分主要表现在十个方面。请参考表3- 1给出的实时任务特征分类，用题干中给出的(a) ~ (t)20个实时任务特征描述，补充完善表31给出的空(1) ~ (14) 。(a) 任务属性不会随时间变化而改变；(b) 任务的属性与时间相关；(c) 任务仅可以从非连续集中获取特征变量；(d) 任务变量域是连续的；(e) 功能原理不依赖于上下文；(f) 功能原理依赖于上下文；(g) 任务行为可以用step-by- step顺序分析方法来理解；(h) 许多任务在产生访问活动时相互间是并发处理的，很难用step by-step方法分析；(i) 因果关系相互影响；(j) 行为特征依赖于大量的反馈机制；(k) 系统内构成、策略和描述是相似的；(l) 系统内存 在许多不同的构成、策略和描述；(m) 功能关系是非线性的；(n) 功能关 系是线性的；(o) 不同的子任务是相互独立的，任务内部仅存在少量的交互操作；(p) 不同的子任务 有很高的交互操作，要把一个单任务的行为隔离开是困难的；(q) 域特征有非常整齐的原则和规则；(r) 许多不同的上下文依赖于规则；(s) 原理和规则在表面属性， 上很容易被识别；
【问题2】（11分）王工设计方案中指出：要满足未来网络化、智能化和综合化的需求，应该设计一种能够充分表达嵌入式系统行为的、且具有一定通用性的通信架构，?以避免复杂任务的某些特征带来的通信复杂性。通常为了实现嵌入式系统中计算组件间的通信，在架构上需要一种简单的架构风格，用于屏蔽不同协议、不同硬件和不同结构组成所带来的复杂性。图3-1给出了一种“腰（Waistline）"?型通信模式的架构风格。腰型架构的关键是基本消息通信（BMTS），通常BMTS的消息与时间属性相关，支持事件触发消息、速率约束消息和时间触发消息。
请说明基于BMTS的消息通信网络的主要特征和上述三种消息的基本含义，并举例给出两种具有时间触发消息能力的网络总线。
考题
阅读以下关于嵌入式系统开发的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3。
【说明】
某软件公司长期从事移动智能终端设备等嵌入式软件研制工作，积累了丰富的嵌入式软件开发经验。某日，该公司经理派在嵌入式软件开发方面已具有很强经验的王工程师到某宇航设备研制单位洽谈一项软件合作项目，但是，在与对方洽谈需求时王工程师感觉沟通并不顺畅，许多概念较难达成一致。主要原因是王工程师长期从事移动智能终端的软件开发，开发平台主要是Android操作系统，开发语言是Java，而这次洽谈是王工程师第一次接触宇航系统软件，对于其特殊需求和要求缺少相关知识积累，不了解强实时、高安全和高可靠嵌入式软件设计等方面应用。
【问题1】
王工程师与某宇航设备研制单位洽谈的业务，涉及到了嵌入式系统的知识。根据你的理解请用100宇以内文字说明嵌入式系统的主要特点。
【问题2】
工程师到某宇航设备研制单位洽谈软件项目时，宇航设备研制单位技术人员提出了以下需求：此宇航设备主要面向无人飞行器，用于飞行姿态控制，实现飞行器的自主起飞和着陆，要求应用软件按最高安全等级（即A级软件要求）开发。为了提高飞行器系统的安全性和可靠性，便于应用软件的可重用性，需要选择一款满足宇航设备要求的嵌入式操作系统，并在操作系统之上开发飞行器控制软件。请根据你对嵌入式操作系统选择方法的理解，判断表3-1给出的有关选择嵌入式操作系统的观点是否正确，将解答写在答题纸的对应栏内。
【问题3】
请用300字以内文字，说明宇航设备的嵌入式软件与移动智能终端嵌入式软件在安全性（safety）、实时性、交互性设计和编码方面的要求有何差异，请填写表3-2中的空格（1）～（8），将解答写在答题纸的对应栏内。
考题
某公司承担了一项宇航嵌入式设备的研制任务。本项目除对硬件设备环境有很高的要求外，还要求支持以下功能：(1) 设备由多个处理机模块组成，需要时外场可快速更换(即LRM结构)；(2) 应用软件应与硬件无关，便于软硬件的升级；(3) 由于宇航嵌入式设备中要支持不同功能，系统应支持完成不同功能任务间的数据隔离；(4) 宇航设备可靠性要求高，系统要有故障处理能力。公司在接到此项任务后，进行了反复论证，提出三层栈(TLS)软件总体架构，如下图所示，并将软件设计工作交给了李工，要求他在三周内完成软件总体设计工作，给出总体设计方案。
用150字以内的文字，说明公司制定的TLS软件架构的层次特点，并针对上述功能需求(1)～(4)，说明架构中各层内涵。[问题2]在TLS软件架构的基础上，关于选择哪种类型的嵌入式操作系统问题，李工与总工程师发生了严重分歧。李工认为，宇航系统是实时系统，操作系统的处理时间越快越好，隔离意味着以时间作代价，没有必要，建议选择类似于VxWorks5.5的操作系统；总工程师认为，应用软件间隔离是宇航系统安全性要求，宇航系统在选择操作系统时必须考虑这一点，建议选择类似于Linux的操作系统。请说明两种操作系统的主要差异，完成下表中的空白部分，并针对本任务要求，用200字以内的文字说明你选择操作系统的类型和理由。两种操作系统的主要差异
[问题3]故障处理是宇航系统软件设计中极为重要的组成部分。故障处理主要包括故障监视、故障定位、故障隔离和系统容错(重组)。用150字以内的文字说明嵌入式系统中故障主要分哪几类?并分别给出两种常用的故障滤波算法和容错算法。
考题
阅读下列说明，回答问题1至问题4，将解答填入答题纸的相应栏内。 【说明】某公司承接了某银行的信息系统集成项目，并任命王工为项目经理。这也是王工第一次担任项目经理，王工带领近20人的团队，历经近11个月的时间，终于完成了系统建设工作，并通过了试运行测试。王工在与甲方项目负责人简单地核对了项目交付清单之后，就报告公司项目已经结束，部分项目人员可以进行转移。王工组织剩下的项目团队成员召开了项目总结会议。随后公司的财务要求王工根据合同催甲方支付剩余的30%项目款。当王工打电话催促甲方支付项目尾款时，甲方的项目经理告诉他项目还没有结束，甲方还没有在验收报告上签字确认，项目的很多常规性文件还没有提交，而且需要在试运行的基础上，进一步修改程序和功能设置，现在根本没有达到项目收尾的条件。【问题1】（4分）项目收尾包括哪些具体工作？【问题2】（8分）项目经理王工收尾管理方面上主要存在哪些问题？【问题3】（5分）对于软件和信息系统集成项目来说，项目收尾时一般提交哪几类文件？【问题4】（8分）（1）王工组织的项目总结会议是否恰当？请说明理由。（2）请简要叙述项目总结会议上一般讨论哪些内容？
考题
阅读以下关于嵌入式实时系统相关技术的叙述，在答题纸.上回答问题1和问题2。[说明]某公司长期从事宇航领域嵌入式实时系统的软件研制任务。公司为了适应未来嵌入式系统网络化、智能化和综合化的技术发展需要，决定重新考虑新产品的架构问题，经理将论证工作交给王工负责。王工经调研和分析，完成了新产品架构设计方案，提交公司高层讨论。[问题1] (14分)王工提交的设计方案中指出:由于公司目前研制的嵌入式实时产品属于简单型系统，其嵌入式子系统相互独立，功能单一，时序简单。而未来满足网络化、智能化和综合化的嵌入式实时系统将是种复杂系统，其核心特征体现为实时任务的机理、状态和行为的复杂性。简单任务和复杂任务的特征区分主要表现在十个方面。请参考表3- 1给出的实时任务特征分类，用题干中给出的(a) ~ (t)20个实时任务特征描述，补充完善表31给出的空(1) ~ (14) 。(a) 任务属性不会随时间变化而改变;(b) 任务的属性与时间相关;(c) 任务仅可以从非连续集中获取特征变量;(d) 任务变量域是连续的;(e) 功能原理不依赖于上下文;(f) 功能原理依赖于上下文;(g) 任务行为可以用step-by- step顺序分析方法来理解;(h) 许多任务在产生访问活动时相互间是并发处理的，很难用step by-step方法分析;(i) 因果关系相互影响;(j) 行为特征依赖于大量的反馈机制;(k) 系统内构成、策略和描述是相似的;(l) 系统内存 在许多不同的构成、策略和描述;(m) 功能关系是非线性的;(n) 功能关 系是线性的;(o) 不同的子任务是相互独立的，任务内部仅存在少量的交互操作;(p) 不同的子任务 有很高的交互操作，要把一个单任务的行为隔离开是困难的;(q) 域特征有非常整齐的原则和规则;(r) 许多不同的上下文依赖于规则;(s) 原理和规则在表面属性， 上很容易被识别;
考题
阅读以下关于嵌入式实时系统设计的描述，回答问题1至问题3。
【说明】嵌入式系统是当前航空、航天、船舶及工业、医疗等领域的核心技术，嵌入式系统可包括实时系统与非实时系统两种。某宇航公司长期从事航空航天飞行器电子设备的研制工作，随着业务的扩大，需要大量大学毕业生补充到科研生产部门。按照公司规定，大学毕业生必须进行相关基础知识培训，为此，公司经理安排王工对他们进行了长达一个月的培训。【问题1】（7分）王工在培训中指出：嵌入式系统主要负责对设备的各种传感器进行管理与控制。而航空航天飞行器的电子设备由于对时间具有很强的敏感性，通常由嵌入式实时系统进行管控，请用300字以内文字说明什么是实时系统，实时系统有哪些主要特性。【问题2】（8分）实时系统根据应用场景、时间特征以及工作方式的不同，存在多种实时特性，大致有三种分类方法，即时间类别、时间需求和工作方式结构。根据自己所掌握的“实时性”知识，将图3-1给出的实时特性按三种分类方式，填写图3-1中(1)～(8)处空白。备选答案：时限的危害程度；时间角包；弱；时间响应；固定；时限／反应时间；时间明确；输入输出激励；时间触发；强；周期／零星／非周期；事件触发。
【问题3】（10分）可靠性是实时系统的关键特性之一，区分软件的错误(Error)、缺陷（Defect）、故障(Fault)和失效(Failure)概念是软件可靠性设计工作的基础。请简要说明错误、缺陷、故障和失效的定义；并在图3-2中标出错误、缺陷和失效出现阶段，说明缺陷、故障和失效的表现形式，填写图3-2中(1)～(6)处的空白。
考题
阅读以下关于嵌入式软件体系架构的叙述，在答题纸上回答问题1至问题3。
某公司承担了一项宇航嵌入式设备的研制任务。本项目除对硬件设备环境有很高的要求外，还要求支持以下功能：
（1）设备由多个处理机模块组成，需要时外场可快速更换（即LRM结构）；
（2）应用软件应与硬件无关，便于软硬件的升级；
（3）由于宇航嵌入式设备中要支持不同功能，系统应支持完成不同功能任务间的数据隔离；
（4）宇航设备可靠性要求高，系统要有故障处理能力。
公司在接到此项任务后，进行了反复论证，提出三层栈（TLS）软件总体架构，如图3-1所示，并将软件设计工作交给了李工，要求其在三周内完成软件总体设计工作，给出总体设计方案。
【问题1】（8分）
用150字以内的文字，说明公司制定的TLS软件架构的层次特点，并针对上述功能需求（1）~（4），说明架构中各层内涵。
【问题2】（10分）
在TLS软件架构的基础上，关于选择哪种类型的嵌入式操作系统问题，李工与总工程师发生了严重分歧。李工认为，宇航系统是实时系统，操作系统的处理时间越快越好，隔离意味着以时间作代价，没有必要，建议选择类似于VxWorks5.5的操作系统；总工程师认为，应用软件间隔离是宇航系统安全性要求，宇航系统在选择操作系统时必须考虑这一点，建议选择类似于Linux的操作系统。
请说明两种操作系统的主要差异，完成表3-1中的空白部分，并针对本任务要求，用200字以内的文字说明你选择操作系统的类型和理由。
表3-1 两种操作系统的主要差异
【问题3】（7分）
故障处理是宇航系统软件设计中极为重要的组成部分。故障处理主要包括故障监视、故障定位、故障隔离和系统容错（重组）。用150字以内的文字说明嵌入式系统中故障主要分哪几类？并分别给出两种常用的故障滤波算法和容错算法。
考题
阅读以下关于嵌入式系统可靠性设计方面的描述，回答下列问题。
【说明】某宇航公司长期从事宇航装备的研制工作，嵌入式系统的可靠性分析与设计已成为该公司产品研制中的核心工作，随着宇航装备的综合化技术发展，嵌入式软件规模发生了巨大变化，代码规模已从原来的几十万扩展到上百万，从而带来了由于软件失效而引起系统可靠性降低的隐患。公司领导非常重视软件可靠性工作，决定抽调王工程师等5人组建可靠性研究团队，专门研究提高本公司宇航装备的系统可靠性和软件可靠性问题，并要求在三个月内，给出本公司在系统和软件设计方面如何考虑可靠性设计的方法和规范。可靠性研究团队很快拿出了系统及硬件的可靠性提高方案，但对于软件可靠性问题始终没有研究出一种普遍认同的方法。
【问题1】请用200字以内文字说明系统可靠性的定义及包含的4个子特性，并简要指出提高系统可靠性一般采用哪些技术?
【问题2】王工带领的可靠性研究团队之所以没能快速取得软件可靠性问题的技术突破，其核心原因是他们没有搞懂高可靠性软件应具备的特点。软件可靠性一般致力于系统性地减少和消除对软件程序性能有不利影响的系统故障。除非被修改，否则软件系统不会随着时间的推移而发生退化。请根据你对软件可靠性的理解，给出下表所列出的硬件可靠性特征与其对应的软件可靠性特征之间的差异或相似之处，将答案写在答题纸上。
【问题3】王工带领的可靠性研究团队在分析了大量相关资料基础上，提出软件的质量和可靠性必须在开发过程构建到软件中，也就是说，为了提高软件的可靠性，必须在需求分析、设计阶段开展软件可靠性筹划和设计。研究团队针对本公司承担的飞行控制系统制定出了一套飞控软件的可靠性设计要求。飞行控制系统是一种双余度同构型系统，输入采用了独立的两路数据通道，在系统内完成输入数据的交叉对比、表决、制导率计算，输出数据的交叉对比、表决、输出等功能，系统的监控模块实现对系统失效或失步的检测与定位。其软件的可靠性设计包括恢复块方法和N版本程序设计方法。请根据恢复块方法工作原理完成下图，在(1)～(4)中填入恰当的内容。并比较恢复块方法与N版本程序设计方法，将比较结果(5)～(8)填入下表中。
考题
问答题嵌入式软件体系架构 博学公司承担了一项宇航嵌入式设备的研制任务。本项目除对硬件设备环境有很高的要求外，还要求支持以下功能： ①设备由多个处理机模块组成，需要时外场可快速更换（即LRM结构）。 ②应用软件应与硬件无关，便于软硬件的升级。 ⑨由于宇航嵌入式设备中要支持不同功能，系统应支持完成不同功能任务间的数据隔离。 ④宇航设备可靠性要求高，系统要有故障处理能力。 公司在接到此项任务后，进行了反复论证，提出三层栈（TLS）软件总体架构，如图12-7所示，并将软件设计工作交给了李工，要求其在3周内完成软件总体设计工作，给出总体设计方案。 用150字以内的文字，说明公司制定的TLS软件架构的层次特点，并针对上述功能需求①～④，说明架构中各层内涵。
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