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题目内容（请给出正确答案）

[主观题]

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1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2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

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。

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，由阅读

【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。

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，由阅读

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，由阅读

【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。

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，由阅读

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第3题

阅读以下嵌入式多核程序设计技术方面的叙述，回答问题1至问题3。甲公司承担了一项为宇航系统配套

阅读以下嵌入式多核程序设计技术方面的叙述，回答问题1至问题3。

甲公司承担了一项为宇航系统配套生产高性能嵌入式计算机系统的任务，用户要求该系统要具有高速并发处理能力、低功耗、高可靠性，并可以有效地防止系统故障的蔓延。根据用户对本项目的要求，甲公司成立了软/硬件两个项目组，总体设计由硬件组承担，负责高性能嵌入式计算机系统体系结构设计，软件组负责确定软件的技术需求和应用软件开发平台的软件设计工作。

在处理器选型方面，硬件组王工与软件组张工在讨论采用哪种CPU体系结构方面发生争议。目前，流行的处理器结构包括了单核结构、多处理器结构、超线程结构、多核结构、共享Cache的多核结构和超线程技术的多核结构六种，如下图所示。

阅读以下嵌入式多核程序设计技术方面的叙述，回答问题1至问题3。甲公司承担了一项为宇航系统配套阅读以

王工提出，根据用户要求，本嵌入式系统应具有高速并行处理能力，采用多处理器结构比较适合，主要理由是多处理器结构设计简单、可支持多个进程在不同处理器上并发处理；而张工提出，必须分清“多处理器结构”与“多核结构”的优点和缺点，多处理器结构虽然支持多进程的并发处理，但没有直接实现多线程并发执行；多核结构可以直接实现多线程并发执行。要提高应用的并行性就必须利用多个硬件资源的并行工作，建议采用超线程技术的多核结构的处理器。请填写下图(f)中的(1)～(8)，并用300字以内的文字对上述六种处理器结构的工作原理进行简要描述。

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第4题

阅读以下关于软件架构的叙述，回答问题1至问题3。软件架构是指大型、复杂软件的系统结构的设计、规

阅读以下关于软件架构的叙述，回答问题1至问题3。

软件架构是指大型、复杂软件的系统结构的设计、规格说明和实施。它以规范的形式装配若干结构元素，从而描述出系统的主要功能和性能需求，同时表述其他非功能性需求(如可靠性、可扩展性、可移植性和可用性等)。软件架构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象模式，可以使用一个公式来表达：

软件架构=｛构成系统的元素，指导元素集成的形式，关系和约束｝

“4+1”视图模型用五个视图组成的模型来描述软件架构。该模型包含五个主要的视图。

.逻辑视图(Logical View)，描述了设计的对象模型，支持系统的功能需求。

.进程视图(Process View)，描述了设计的并发和同步特征，支持系统的运行特性。

.物理视图(Physical View)，描述了软件到硬件的映射，反映了分布式特性，支持系统的拓扑、安装和通信需求。

.开发视图(Development View)，描述了在开发环境中软件的静态组织结构，支持软件开发的内部需求。

.场景(Scenario)，用来说明重要的系统活动，是其他四个视图在用例(Use Case)驱动下的综合。

软件架构在软件需求与设计之间架起一座桥梁，也是风险承担者进行交流的手段，允许不同的风险承担者找出他们所关心的软件架构问题。假设采用面向对象的设计方法，各个视图涉及的组件(元素)包括：任务、类、模块、节点、步骤等，风险承担者包括最终用户、系统设计师、程序员、经理、项目管理师等。请在下表中的(1)到(7)处填入恰当的内容(空白处不用填)。

阅读以下关于软件架构的叙述，回答问题1至问题3。软件架构是指大型、复杂软件的系统结构的设计、规阅读

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第5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6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)。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

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第7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8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9题

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

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。

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】

【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）。

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】

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第10题

试题三（共25分）阅读以下关于汽车电子基础软件架构的说明，在答题纸上回答问题1至问题 3。【说明】

试题三（共25分）

阅读以下关于汽车电子基础软件架构的说明，在答题纸上回答问题1至问题 3。

【说明】

某软件公司承担了某项国家重点项目的研制工作，任务重点是参考国外汽车电子发展趋势，开发某汽车公司的企业汽车电子基础软件的架构，逐步实现汽车企业未来技术发展规划。

该软件公司接收此项任务后，调动全体技术人员深入收集国外相关技术资料，经过多方调研和分析，公司提出遵照国际组织最新推出的AUTOSAR规范，按统筹规划、分步骤实施的原则，实现汽车公司的基础软件架构设计。图 3-1给出了 AUTOSAR规范所定义的工作包，图中灰色部分代表本项目工作所包含的内容，即软件架构和基础软件。

试题三（共25分）阅读以下关于汽车电子基础软件架构的说明，在答题纸上回答问题1至问题 3。【说明

【问题1】（7分）

AUTOSAR规范中要求，汽车电子软件开发流程应尽量满足并发、可多次迭代的特性。为了定义汽车电子的软件开发过程，公司李工和王工分别提出了两种软件开发流程，其开发流程见图 3-2 和 3-3（图中 ECU 是指汽车电子中的电子控制单元）。请说明李工和王工谁定义的流程更符合AUTOSAR的规定，并说明理由。

试题三（共25分）阅读以下关于汽车电子基础软件架构的说明，在答题纸上回答问题1至问题 3。【说明

试题三（共25分）阅读以下关于汽车电子基础软件架构的说明，在答题纸上回答问题1至问题 3。【说明

【问题2】（10分）

图3-1中的II-1.1.1项中定义了软件架构和操作系统的要求，图3-4是满足AUTOSAR定义的操作系统各功能模块的层次结构，请说明（1）~（5）箭头所标的具体操作含义。

试题三（共25分）阅读以下关于汽车电子基础软件架构的说明，在答题纸上回答问题1至问题 3。【说明

【问题3】（8分）

AUTOSAR是一种开放式架构，用150字以内的文字，说明采用 AUTOSAR架构的主要优点，并说明汽车电子ECU覆盖汽车的哪三个领域。

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