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[主观题]

阅读以下关于某嵌入式实时系统的软件需求的叙述,回答问题1、问题2和问题3。 某公司承担了一项嵌入

阅读以下关于某嵌入式实时系统的软件需求的叙述,回答问题1、问题2和问题3。

某公司承担了一项嵌入式实时控制系统的软件开发任务,其内容是按系统要求的固定的时间序列采集、处理、输出数据,以实现对多个设备的综合控制。

系统由硬件和软件组成,硬件由处理机(采用PowerPC603e,主频133MHz)、存储器、定时器、中断控制器、双口存储器(空间大小1 024KB)、4路422半双工串行接口 (其中两路的频率115 200Hz,另两路频率38400Hz)、两路A/D、D/A数模转换器和10路离散量接口组成。系统的软件需求如下(注:B:字节;s:秒;ms:毫秒):

.系统要求以5ms为周期从双口存储器中采集1 024KB的输入数据,处理任务的时间约为1ms;(称为5ms任务)

.要求以20ms为周期从两路422接口(115 200Hz)中采集一定格式的大小系统为64B的数据,在完成处理(处理时间约为4ms)任务后,分别输出大小为16B的控制命令;(称为20ms任务)

.系统要求以60ms为周期从两路422接口(38400Hz)中采集一定数据格式的大小为6B数据,从两路A/D接口采集28位数据,在完成处理(处理时间约为2ms)任务后,分别输出大小为2B的控制命令和一个28位D/A数据,输出8路离散量控制数据;(称为60ms任务)

.作为系统的安全监控保障,系统要求在每1s内对系统软硬件状态进行测试并完成系统工作的状态记录工作。该任务共需处理时间是5ms。(称为1s任务)

本公司课题组根据用户的硬件环境及对软件的需求,就软件的实施方案展开了激烈的讨论,讨论的首要问题就是本系统中软件的运行平台是采用嵌入式实时操作系统还是在裸机上直接开发,李工程师(简称李工)提出为了保证系统的实时性,应该采用在裸机上直接开发的方式,关键部分采用汇编语言编写,而王工程师(简称王工)提出,由于系统将由多种周期的处理任务组成,为了保证系统的可靠性,应该采用商用嵌入式实时操作系统作为本项目的开发基础,经过充分论证,最后李工接受了王工的建议,并申报课题组组长,课题组长同意采用了操作系统的方案,并指出必须尽快对需求的时间性能做出评估。

请用450字以内文字简要说明王工提出的采用嵌入式实时操作系统的理由或优点,并说明选择操作系统产品时需要重点考虑其哪些功能与性能?

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第1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

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。

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。本项目除阅读以

[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

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。本项目除阅读以

[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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第2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

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。

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。 某研究所承担了一阅读以

(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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第3题

阅读以下关于工业控制系统软件方面的叙述,在回答问题1至问题4。 某公司新近签订了一份控制系统软

阅读以下关于工业控制系统软件方面的叙述,在回答问题1至问题4。

某公司新近签订了一份控制系统软件的研制合同。合同技术要求如下:

(1)本控制系统的软件运行平台拟采用嵌入式实时操作系统,控制系统的工作周期为10ms,要求控制软件能够精确地按事先预定的时间顺序完成数据的采集、处理和输出。

(2)为了提高整个系统的可靠性,控制系统采用容错处理,即用两个相对独立的计算机承担相同的工作,通过交叉对比,实现控制的双余度管理;当任何一台计算机出现故障时,系统可以进行单余度控制。系统结构如图4-1所示。

阅读以下关于工业控制系统软件方面的叙述,在回答问题1至问题4。 某公司新近签订了一份控制系统软阅读以

(3)在10ms工作周期内的时间分配如表4-1所示。

阅读以下关于工业控制系统软件方面的叙述,在回答问题1至问题4。 某公司新近签订了一份控制系统软阅读以

公司总工程师将本项任务交付给项目主管李工程师实施,要求李工按双方合同要求完成本项目的策划、需求分析和方案设计工作,重点强调系统的可靠性要求,并特别提示:目前比较流行的嵌入式操作系统普遍采用可抢占式优先级调度策略,不能满足用户关于“能够精确地按事先预定的时间顺序完成数据的采集、处理和输出”的要求。

李工接到任务后,认为本项目比较简单,很快就安排3名技术人员分别负责数据采集/输出模块、数据处理模块和比较监控模块的编写。总工程师听到汇报后,认为李工的方案和安排不妥,理由是李工忽视了系统的可靠性要求,对系统需求的理解不够深入。为实现系统关于可靠性方面的需求:

(1)你认为在组织结构、人员分工、设计开发等方面应做出哪些安排和规定?

(2)请写出关于余度表决算法的考虑。

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第4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,

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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第5题

阅读以下关于嵌入式系统软件设计方面的叙述,回答问题1至问题3。 某公司承担了一项嵌入式系统软件

阅读以下关于嵌入式系统软件设计方面的叙述,回答问题1至问题3。

某公司承担了一项嵌入式系统软件开发项目。该项目主要用于车载电子系统中监视发动机及燃油系统等系统工作状况,并通过综合仪表显示给驾驶员。经过多次与用户沟通,形成以下技术要求:

(1)本项目的硬件平台由主处理机模块和多种接口模块组成,底板采用标准VME总线(硬件结构图如图3-1所示),具体硬件模块配置如下。

阅读以下关于嵌入式系统软件设计方面的叙述,回答问题1至问题3。 某公司承担了一项嵌入式系统软件阅读以

①主处理机模块(CPM)采用PowerPC755,主频266MHz,配有SDRAM存储器和FLASH存储器;提供一个定时/计数器;支持16级中断和二级cache。

②输入输出模块(IOC)支持16路RS422接口信号,传输速率不低于115.2kbps,IOC模块与CPM模块的数据交换采用64KByte双端口存储器。

③离散量接口模块(DAM)支持64路开关型离散量输入输出接口;2路频率量输入;12位A/D转换器和12位:D/A转换器。

④图形处理模块(GPM)用于显示图形,支持OpenGL标准接口软件。

⑤MBI模块主要提供1553B外总线接口,PSM为电源支持模块。

(2)本项目软件主要工作在CPM模块中,完成对外部设备的数据采集、分析和相应的控制,将监视结果以图形方式显示给驾驶员。该系统的软件主要包括外部接口驱动软件、VME数据传输软件、处理软件、图形显示和外总线(1553B)数据交换软件。要求数据的采集必须确保每帧数据无丢失,并在本帧内完成数据的处理工作,本帧信息显示给驾驶员的时刻最晚不能超过下帧。详细的技术要求如下。

①16路RS422接口主要完成对汽车燃油系统、动力系统和驾驶员命令的数据采集与控制。RS422数据传输格式将以32Byte为基本数据块,分别以20ms、40ms、60ms和1s四个不同周期交换数据。

②64路离散量数据主要监控发动机工作状态,要求每10ms采集一次,并在下一个10ms周期内将发动机状况显示到驾驶员座舱。

③多路模拟量数据主要采集发动机转速、油量及汽车的其他数据,为驾驶员监控汽车状态提供必要的量化数据。模拟量数据的刷新频率为1s。

④外总线(1553B)主要完成该系统与汽车其他电子系统的数据交换。

阅读以下关于嵌入式系统软件设计方面的叙述,回答问题1至问题3。 某公司承担了一项嵌入式系统软件阅读以

公司将本项目交给项目主管李工实施,要求李工按技术要求完成本项目的软件设计工作,公司根据合同关于“数据的采集必须确保每帧数据无丢失,并在本帧内完成数据的处理工作,本帧信息显示给驾驶员的时刻最晚不能超过下帧”的要求,提醒李工设计中重点考虑整个系统的实时性问题。李工完成设计后,提交公司评审,会上就李工设计中存在的缺陷展开了激烈讨论,最终达成一致。

李工在设计IOC模块软件时指出:为了使CPM模块能够及时处理RS422数据,在IOC与CPM间的双端口存储器中为每个422通道设计一级缓冲,当某通道接收一个字节时,就将数据放入缓冲,由CPM接收(其结构如图3-2所示)。这样的好处在于每当有数据输入时,CPM模块可立即读取,而增大双口缓冲的目的是在CPM来不及处理时可防止数据的丢失。同时,IOC中的程序相对简单、实时性好、可以不考虑422通道的数据传输周期,只要按查询方式对16路422输入进行查询读取即可。

会上,王工提出了强烈的反对意见,认为这种设计方法绝对不可取,这种方法只考虑了软件的简单与便利,而没有针对软件特点考虑问题,在设计中对实时性、负载平衡分配及实现算法上均存在缺陷,必须改进。

(1)你认为李工的设计在实时性、负载平衡分配和实现算法上存在怎样的缺陷?详细说明理由。

(2)请给出IOC模块和CPM模块之间双口存储器数据交换方法。

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第6题

以下关于嵌入式系统的组成说法错误的是(26)。A.在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和

以下关于嵌入式系统的组成说法错误的是(26)。

A.在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路,就构成了一个嵌入式核心控制模块,其中嵌入式操作系统和应用程序都可以固化在 RAM中

B.Cache位于主存和嵌入式微处理器内核之间,用于减小主存或辅助存储器对微处理器内核造成的存储器访问瓶颈,使处理速度更快,实时性更强

C.板级支持包(BSP)位于嵌入式系统硬件层和系统软件层之间,也称为硬件抽象层(HAL),它将系统上层软件与底层硬件分离开来,使系统的底层驱动程序与硬件无关

D.系统软件层位于嵌入式中间层和应用软件层之间,由RTOS;文件系统、GUI、网络系统及通用组件模块等组成。

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第7题

嵌入式应用软件的开发必须将硬件、软件、人力资源等元素集成起来,并进行适当的组合以实现应用软件
对功能和性能的需求。以下正确描述嵌入式应用软件的设计流程的是(63)。

A.按照实时性划分软件功能模块→确定硬件驱动的软件接口→生成各模块代码→功能模块的集成测试→调试→代码固化

B.按照实时性划分软件功能模块→确定硬件驱动的软件接口→生成各模块代码→固化调试→功能模块的集成测试→代码固化

C.确定硬件驱动的软件接口→按厢实时性划分软件功能模块→生成各模块代码→功能模块的集成测试→代码固化→调试

D.确定硬件驱动的软件接口→按照实时性划分软件功能模块→生成各模块代码→固化调试→功能模块的集成测试→代码固化

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第8题

嵌入式系统对应用软件的开发和编程语言的选择提出了不同的要求。以下所考虑的一些因素说法错误的
是(55)。

A.通常嵌入式系统要求具有实时处理的能力,这种实时性主要是靠硬件层来体现的

B.通常嵌入式系统要求支持多任务,能够处理并发事件

C.嵌入式软件的开发需要交叉编译工具

D.电源能量的供应在嵌入式系统中是一项约束条件

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第9题

以下正确描述嵌入式系统的设计流程的是(60)。A.系统需求分析→硬件和软件划分→系统详细设计→迭代与

以下正确描述嵌入式系统的设计流程的是(60)。

A.系统需求分析→硬件和软件划分→系统详细设计→迭代与实现→系统集成→系统测试→系统维护

B.系统需求分析→硬件和软件划分→系统详细设计→系统集成→迭代与实现→系统测试→系统维护

C.系统需求分析→系统集成→硬件和软件划分→系统详细设计→迭代与实现→系统测试→系统维护

D.系统需求分析→硬件和软件划分→迭代与实现→系统详细设计→系统集成→系统测试→系统维护

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第10题

阅读以下关于软件系统数据建模的说明,在答题纸上回答问题1至问题3。 【说明】 某软件公司成

阅读以下关于软件系统数据建模的说明,在答题纸上回答问题1至问题3。

【说明】

某软件公司成立项目组为某高校开发一套教职工信息管理系统。与教职工信息相关的数据需求和处理需求如下:

(1)数据需求:在教职工信息中能够存储学校所有在职的教工和职工信息,包括姓名、所属部门、出生年月、工资编号、工资额和缴税信息;部门信息中包括部门编号、部门名称、部门人数和办公地点信息。

(2)处理需求:能够根据编制内或外聘教职工的工资编号分别查询其相关信息;每个月的月底统一核发工资,要求系统能够以最快速度查询出教工或者职工所在部门名称、实发工资金额;由于学校人员相对稳定,所以数据变化及维护工作量很少。

项目组王工和李工针对上述应用需求分别给出了所设计的数据模型(如图2-1和图2-2所示)。王工遵循数据库设计过程,按照第三范式对数据进行优化和调整,所设计的数据模型简单且基本没有数据冗余;而李工设计的数据模型中存在大量数据冗余。

阅读以下关于软件系统数据建模的说明,在答题纸上回答问题1至问题3。 【说明】 某软件公司成阅读以下关

阅读以下关于软件系统数据建模的说明,在答题纸上回答问题1至问题3。 【说明】 某软件公司成阅读以下关

项目组经过分析和讨论,特别是针对数据处理中对数据访问效率的需求,最终选择了李工给出的数据模型设计方案。

【问题1】(9分) 请用300字以内的文字,说明什么是数据库建模中的反规范化技术,指出采用反规范化技术能获得哪些益处,可能带来哪些问题。

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