問答題

實(shí)時系統(tǒng)
博學(xué)公司承擔(dān)了一項(xiàng)嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)項(xiàng)目。該項(xiàng)目主要用于車載電子系統(tǒng)中監(jiān)視發(fā)動機(jī)及燃油系統(tǒng)等系統(tǒng)工作狀況，并通過綜合儀表顯示給駕駛員。經(jīng)過多次與用戶溝通，形成以下技術(shù)要求：
（1）本項(xiàng)目的硬件平臺由主處理機(jī)模塊和多種接口模塊組成，底板采用標(biāo)準(zhǔn)VME總線（硬件結(jié)構(gòu)圖見圖12-8），具體硬件模塊配置如下：
①主處理機(jī)模塊（CPM）采用PowerPC755，主頻266MHz，配有SDRAM存儲器和FLASH存儲器；提供一個定時/計數(shù)器；支持16級中斷和二級Cache。
②輸入輸出模塊（IOC）支持16路RS422接口信號，傳輸速率不低于115.2kbps，IOC模塊與CPM模塊的數(shù)據(jù)交換采用64KB雙端口存儲器。
③離散量接口模塊（DAM）支持64路開關(guān)型離散量輸入輸出接口；2路頻率量輸入；12位A/D轉(zhuǎn)換器和12位D/A轉(zhuǎn)換器。
④圖形處理模塊（GPM）用于顯示圖形，支持OpenGL標(biāo)準(zhǔn)接口軟件。
⑤MBI模塊主要提供1553B外總線接口，PSM為電源支持模塊。
（2）本項(xiàng)目軟件主要工作在CPM模塊中，完成對外部設(shè)備的數(shù)據(jù)采集、分析和相應(yīng)的控制，將監(jiān)視結(jié)果以圖形方式顯示給駕駛員。該系統(tǒng)的軟件主要包括外部接口驅(qū)動軟件、VME數(shù)據(jù)傳輸軟件、處理軟件、圖形顯示和外總線（1553B）數(shù)據(jù)交換軟件。要求數(shù)據(jù)的采集必須確保每幀數(shù)據(jù)無丟失，并在本幀內(nèi)完成數(shù)據(jù)的處理工作，本幀信息顯示給駕駛員的時刻最晚不能超過下一幀。詳細(xì)的技術(shù)要求如下：
①16路RS422接口主要完成對汽車燃油系統(tǒng)、動力系統(tǒng)和駕駛員命令的數(shù)據(jù)采集與控制。RS422數(shù)據(jù)傳輸格式將以32B為基本數(shù)據(jù)塊，分別以20ms、40ms、60ms、1s這4個不同周期交換數(shù)據(jù)。
②64路離散量數(shù)據(jù)主要監(jiān)控發(fā)動機(jī)工作狀態(tài)，要求每10ms采集一次，并在下一個10ms周期內(nèi)將發(fā)動機(jī)狀況顯示到駕駛員座艙。
③多路模擬量數(shù)據(jù)主要采集發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、油量及汽車的其他數(shù)據(jù)，為駕駛員監(jiān)控汽車狀態(tài)提供必要的量化數(shù)據(jù)。模擬量數(shù)據(jù)的刷新頻率為1s。
④外總線（1553B）主要完成該系統(tǒng)與汽車其他電子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換。
公司將本項(xiàng)目交給項(xiàng)目主管李工實(shí)施，要求李工按技術(shù)要求完成本項(xiàng)目的軟件設(shè)計工作，公司根據(jù)合同關(guān)于"數(shù)據(jù)的采集必須確保每幀數(shù)據(jù)無丟失，并在本幀內(nèi)完成數(shù)據(jù)的處理工作，本幀信息顯示給駕駛員的時刻最晚不能超過下一幀"的要求，提醒李工設(shè)計中重點(diǎn)考慮整個系統(tǒng)的實(shí)時性問題。李工完成設(shè)計后，提交公司評審，會上就李工設(shè)計中存在的缺陷展開了激烈討論，最終達(dá)成一致。

李工在設(shè)計IOC模塊軟件時指出：為了使CPM模塊能夠及時處理RS422數(shù)據(jù)，在IOC與CPM間的雙端口存儲器中為每個422通道設(shè)計一級緩沖，當(dāng)某通道接收一個字節(jié)時，就將數(shù)據(jù)放入緩沖，由CPM接收（其結(jié)構(gòu)見圖12-9）。這樣的好處在于每當(dāng)有數(shù)據(jù)輸入時，CPM模塊可立即讀取，而增大雙口緩沖的目的是在CPM來不及處理時可防止數(shù)據(jù)的丟失。同時，IOC中的程序相對簡單、實(shí)時性好、可以不考慮422通道的數(shù)據(jù)傳輸周期，只要按查詢方式對16路422輸入進(jìn)行查詢讀取即可。
會上，王工提出了強(qiáng)烈的反對意見，認(rèn)為這種設(shè)計方法絕對不可取，這種方法只考慮了軟件的簡單與便利，而沒有針對軟件特點(diǎn)考慮問題，在設(shè)計中對實(shí)時性、負(fù)載平衡分配以及實(shí)現(xiàn)算法上均存在缺陷，必須改進(jìn)。
（1）你認(rèn)為李工的設(shè)計在實(shí)時性、負(fù)載平衡分配和實(shí)現(xiàn)算法上存在怎樣的缺陷？詳細(xì)說明理由。
（2）請給出IOC模塊和CPM模塊之間雙口存儲器數(shù)據(jù)交換方法。


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2.問答題

嵌入式軟件體系架構(gòu)
博學(xué)公司承擔(dān)了一項(xiàng)宇航嵌入式設(shè)備的研制任務(wù)。本項(xiàng)目除對硬件設(shè)備環(huán)境有很高的要求外，還要求支持以下功能：
①設(shè)備由多個處理機(jī)模塊組成，需要時外場可快速更換（即LRM結(jié)構(gòu)）。
②應(yīng)用軟件應(yīng)與硬件無關(guān)，便于軟硬件的升級。
⑨由于宇航嵌入式設(shè)備中要支持不同功能，系統(tǒng)應(yīng)支持完成不同功能任務(wù)間的數(shù)據(jù)隔離。
④宇航設(shè)備可靠性要求高，系統(tǒng)要有故障處理能力。
公司在接到此項(xiàng)任務(wù)后，進(jìn)行了反復(fù)論證，提出三層棧（TLS）軟件總體架構(gòu)，如圖12-7所示，并將軟件設(shè)計工作交給了李工，要求其在3周內(nèi)完成軟件總體設(shè)計工作，給出總體設(shè)計方案。

在TLS軟件架構(gòu)的基礎(chǔ)上，關(guān)于選擇哪種類型的嵌入式操作系統(tǒng)問題，李工與總工程師發(fā)生了嚴(yán)重分歧。李工認(rèn)為，宇航系統(tǒng)是實(shí)時系統(tǒng)，操作系統(tǒng)的處理時間越快越好，隔離意味著以時間作代價，沒有必要，建議選擇類似于VxWorks5.5的操作系統(tǒng)；總工程師認(rèn)為，應(yīng)用軟件間隔離是宇航系統(tǒng)安全性要求，宇航系統(tǒng)在選擇操作系統(tǒng)時必須考慮這一點(diǎn)，建議選擇類似于Linux的操作系統(tǒng)。
請說明兩種操作系統(tǒng)的主要差異，完成表12-8中的空白部分，并針對本任務(wù)要求，用200字以內(nèi)的文字說明你選擇操作系統(tǒng)的類型和理由。

最新試題

請用200字以內(nèi)的文字說明李工應(yīng)如何設(shè)計優(yōu)先級調(diào)度策略，并按照如表12-14所示的要求實(shí)現(xiàn)任務(wù)流程處理。

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請用300字以內(nèi)文字，從技術(shù)方面說明備份中心的作用，以及在租用商業(yè)備份中心時的注意事項(xiàng)。

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請用150字以內(nèi)文字，說明雙機(jī)冗余熱備方式主要解決的是系統(tǒng)運(yùn)行中的哪些問題？在選擇雙機(jī)冗余熱備產(chǎn)品時通常需要考慮哪些問題？

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在架構(gòu)評估過程中，需要正確識別系統(tǒng)的架構(gòu)風(fēng)險、敏感點(diǎn)和權(quán)衡點(diǎn)，并進(jìn)行合理的架構(gòu)決策。請用300字以內(nèi)的文字給出系統(tǒng)架構(gòu)風(fēng)險、敏感點(diǎn)和權(quán)衡點(diǎn)的定義，并從題干（a）～（m）中各選出一個對系統(tǒng)架構(gòu)風(fēng)險、敏感點(diǎn)和權(quán)衡點(diǎn)最為恰當(dāng)?shù)拿枋觥?/p>

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一個大型電子商務(wù)項(xiàng)目正處于建設(shè)方案征集、論證階段，某系統(tǒng)集成商為了贏得客戶的信任，需要提供一份建議方案文檔，對客戶的需求進(jìn)行響應(yīng)（包括問題1、問題2和問題3所涉及的內(nèi)容）。高質(zhì)量的建議方案能夠顯示出集成商在處理客戶RFP（Request For Proposal）方面的能力、實(shí)力和專業(yè)性，而創(chuàng)建一個高質(zhì)量的建議方案，需要調(diào)配眾多的資源，按照計劃執(zhí)行。請用300字以內(nèi)文字簡要敘述如何創(chuàng)建一份高質(zhì)量的建議方案文檔。

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在架構(gòu)評估過程中，質(zhì)量屬性效用樹（UtilityTree）是對系統(tǒng)質(zhì)量屬性進(jìn)行識別和優(yōu)先級排序的重要工具。請給出合適的質(zhì)量屬性，填入圖12-24中（1）、（2）空白處；并選擇題干描述的（a）～（m），填入（3）～（6）空白處，完成該系統(tǒng)的效用樹。

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李工的設(shè)計方案指出，考慮到智能設(shè)備工作的環(huán)境條件非常惡劣，并且處理機(jī)要處理大量的視頻信息，所以，智能設(shè)備的硬件設(shè)計應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：①由于智能設(shè)備要處理大量的圖像數(shù)據(jù)，智能設(shè)備中的處理機(jī)應(yīng)采用目前先進(jìn)的、具有很強(qiáng)數(shù)據(jù)處理和信號處理能力的MPC7410處理器，并采用雙處理機(jī)結(jié)構(gòu)，以增加設(shè)備的容錯能力。②為了使智能設(shè)備適應(yīng)不同環(huán)境條件，其設(shè)備的環(huán)境溫度指標(biāo)必須滿足軍用標(biāo)準(zhǔn)要求（-55~+70℃），因此，元器件必須經(jīng)過嚴(yán)格篩選，并考慮芯片散熱問題。③由于智能設(shè)備與配送中心的數(shù)據(jù)交換采用無線通信，而配送中心又要控制多臺配送車，為了保證通信數(shù)據(jù)的安全性，避免相互干擾，設(shè)計中應(yīng)考慮采用安全措施，實(shí)施數(shù)據(jù)加解密操作，密鑰由配送中心統(tǒng)一管理與分發(fā)。請用300字以內(nèi)的文字說明上述3點(diǎn)設(shè)計考慮有何問題。

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請給出檢錯技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，并說明檢測技術(shù)常見的實(shí)現(xiàn)方式和處理方式。

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請用150字以內(nèi)的文字說明什么是系統(tǒng)失步，系統(tǒng)失步后應(yīng)如何處理。

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請解釋李工提出的動態(tài)冗余和N版本程序設(shè)計技術(shù)，給出如圖12-18所示模塊M2采用如圖12-19所示的動態(tài)冗余技術(shù)后的可靠度。

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