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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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考题
数据流图是系统分析阶段用于描述系统逻辑模型的图形描述工具。嵌入式实时系统分析阶段的主要任务是确定需要解决的问题或需要完成的目标及其 (1) ，同时对实时系统的软/硬件做全面的分析，并对软/硬件做合理的分解，为实时系统的设计打下基础。实时系统的分析需要建模和 (2) ，以便系统分析人员估计“时间和大小”。建立系统模型时应明确体现 (3) 、 (4) 、功能特点及约束条件等因素。
考题
李工和王工通过认真地对需求进行了分析，给出了时间性能评估报告，判定在上述硬件平台上可以满足系统要求。请用300字以内文字简要说明嵌入式实时系统中时间性能评估中主要考虑哪几项因素；针对本课题的具体数据，叙述系统的工作时序关系。
考题
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。
考题
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。
考题
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?
考题
阅读有关嵌入式系统新架构风格方面的描述，在答题纸上回答问题1至问题3。在传统的嵌入式系统中，由于应用背景的不同，架构风格存在着差异。某公司长期从事各类嵌入式电子产品的研发工作，为了扩展业务．拟承担安全关键嵌入式产品的研制，为了统一本公司嵌入式产品的架构，以兼顾安全关键系统和非安全关键系统，公司领导层提出了采用国外近年新的跨领域嵌入式系统架构，新架构主要有6个特点：(1)面向构件化(2)开放式(3)支持多种安全级别(4)服务的层次化(5)确定性核心(6)内部组合的标准化图3-1给出了跨领域嵌入式系统架构，图中CS表示领域无关的核心服务、OS表示领域无关的选择性服务、DSC表示领域相关的中心服务、DSO表示领域相关的选择性服务。该架构通常称为“腰”型架构，将嵌入式系统分为核心服务层、域服务层和应用服务层三个层次，实现了应用间相对无关性设计，架构的腰部为与领域无关的核心服务。【问题l】（8分）请用200字以内文字说明图3-1“腰”型架构的特点。【问题2】 (10分)针对图3-1的“腰”部的核心层，表3-1中给出了10种服务，请判断这些服务中哪些属于核心服务(Core Services)，哪些属于选择性服务(Optional Service)，将结果填到表3-1中。【问题3】（7分）该公司遵从图3-1定义的嵌入式架构风格，梳理了现有产品序列，定义了公司产品中涉及的软件主要包括以下4类：(1)基于分区化的嵌入式操作系统(如：VxWorks653)(2)存储管理部件（如：文件系统）(3)支持产品互联的多种网络协议部件（如：TCP/IP、ppp、CAN、1394等）(4)应用软件请根据你所掌握的上述软件的相关知识，说明这些软件应归属图3-1中核心服务层、域服务层和应用服务层中的哪一层。并举例说明上述软件提供的服务中哪些归属于架构的OS、CS、DSC和DSO服务，填写表3-2。
考题
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。
考题
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。
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
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)。
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
嵌入式实时操作系统和嵌入式软实时操作系统有何特点？代表性铲平有哪些？在被业界公认的嵌入式实时操作系统中，实时性最出色的的RTOS是什么？应用开发与多媒体支持最出色的RTOS是什么？在大规模？产业化产品设计中最适合的RTOS是什么？
考题
单选题对性能要求高的嵌入式系统是（）A
嵌入式实时系统B
嵌入式多线程系统C
嵌入式多内核系统D
嵌入式轮转询问系统
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