[计算机类试卷]2014年下半年软件水平考试(中级)嵌入式系统设计师下午(应用技术)真题试卷及答案与解析.doc
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1、2014年下半年软件水平考试(中级)嵌入式系统设计师下午(应用技术)真题试卷及答案与解析 一、试题一 1 阅读下列说明和图,回答问题 1至问题 3,将答案填入答题纸的对应栏内。【说明】 ATM自动取款机系统是一个由终端机、 ATM系统、数据库组成的应用系统,具有提取现金、查询账户余额、修改密码及转账等功能。 ATM自动取款机系统用例图如图 1-1所示。 ATM自动取款机系统功能组成如图 1-2所示。【问题 1】 根据 ATM自动取款机系统功能和系统用例图,完成图 1-3所示的 ATM自动取款机系统的系统状态图,将系统状态图 中的 (1) (6)答案填写在答题纸的对应栏中。【问题 2】 ATM自
2、动取款机系统取款用例描述用户取款的过程。其事件流如下: (1)基本流 a用户输入取款金额; b系统验证输入金额是否符合输入要求; c系统验证用户账户余额; d系统显示用户账户余额; e用户确认取款金额; f系统要求点钞机出钞; g系统更新并保存账户信息。 (2)备选流 a如果输入金额不符合输入数字格式要求,给出提示,退出; b如果输入金额超出最大取款金额,给出提示,退出; c如果用户没有确认,给出提示,退出。 根据上述 ATM自动取款机系统取款用例描述,请完成取款功能的流程图,将答案填写在答题纸的对应栏中。【问题 3】 ATM自动取款机系统是与银行服务器联网的网络系统,由于系统涉及个人和企事业
3、单位的财产安全,要求网络通信安全可靠,因此通信过程要采取消息加解密、身份认证、消息鉴别和访问控制等信息安全措施。 (1)请简要解释下列术语的基本概念,将答案填写在答题纸的对应栏中。 a对称密钥 b公开密钥 c访问控制 d消息鉴别 (2)以下几种常见的加密算法哪些属于对称加密算法 ?哪些属于非对称加密算法 ?请将答案填写在答题纸的对应栏中 。 a DES b RSA c AES d IDEA e PGP f DSA g椭圆曲线 DSA 二、试题二 2 阅读下列说明和图,回答问题 1和问题 2,将解答填入答题纸的对应栏内。【说明】 在嵌入式系统设计中,李工使用某嵌入式处理器和对应的以太网芯进行带有
4、网络功能的单板实现,该电路中还包含 DDR、 Flash等存储芯片和相应的外围控制芯片。图 2-1为所选用嵌入式处理器的存储模块存储地址总线变换示意图,图2 2为以太网芯片外围设计的相关原理示意图,图 2-3为用户在该嵌入式单板系统上实现内部嵌入式 Web服务器 的流程示意图。 在该嵌入式处理器的存储系统设计中,嵌入式处理器内部包含 SA25: 0(从高到低 )共 26根系统地址总线,外部使用22根数据线和外部存储设备进行连接。 嵌入式处理器和以太网芯片之间的交互接口为 MII(Media Independent Interface)接口,包含数据线和控制线。数据线分为收发两个方向:其中 RX
5、D3: 0为并行数据接收线, RXCLK为对应的时钟线;TXD3: O为并行数据发送线, TXCLK为对应的时钟线。 MDIO和 MDC为控制线,通过其进行以太网芯片的配置。以太网芯片的最 大通信频率由其外围的晶振频率和收发数据线的并行数目决定。 在嵌入式系统设计中,嵌入式处理器和以太网芯片之间可以设计为一对多的方式,每个以太网控制器都有一个 PHYID,该PHYID依赖于以太网芯片周边的电路设计。在图 2 2的设计中,该以太网芯片的PHYID由图中的 PHYID4: 0五个管脚来定。对于该以太网芯片而言,PHYID4: 0在启动时是作为 PHYID选择控制使用,在启动后是作为其它指示功能使用
6、。 PHYID的最大值是 31(五位 ),最小是 0,由 PHYID4: 0从高位到低位决定,对应管脚为高电平时对 应的值为 1,低电平时对应的值为 0。【问题 1】 如图2-1所示,用户可以通过寄存器将存储总线变换方式配置为字节模式 (8位模式 ),半字模式 (16位模式 )或者字模式 (32位模式 )中的任何一种,不同模式下,所使用到的地址线不同。 在图 2-1中的, 、 、和 分别对应的地址线连接应该依次是 (1) 。 A SA2-SA23, SA1一 SA22, SA0一 SA21B SA0-SA2 1, SA2-SA23, SA1一SA22C SA1一 SA22, SA2一 SA23
7、, SA0一 SA21lD SA0-SA21, SA1一 SA22,SA2一SA23根据图 2-2的网络部分相关电路设计,可以知道该嵌入式处理器的网络通信中,最大通信频率是 (2)Mbps。 A 10000 B 1000 C 100 D 10 如果该网络芯片工作在100Mbps,那么在图 22的设计中, RXCLK的工作频率应该是 (3)Mbps 根据图22的电路和题目说明,在该电路中,以太网芯片的 PHYID应该是 (4) 。【问题2】 在图 2-3中,为了实现嵌入式 Web服务器和对应的请求流程,李工设计了该流程示意图,根据网络通信的过程,从下面选项中选择合适的处理过程,填充图 2-3中的
8、空 (1) (4)。 空 (1) (4)备选答案: A.创建 TCP socket套接字 B.关闭 socket套接字 C.accept尝试建立 TCP连接 D.HTTP服务 E.数据发送处理 F.数据接收处理 G bind绑定套接字 H本地其它服务处理 I 1isten侦听客户套接字 J创建 UDP socket套接字 三、试题三 3 阅读下列说明,回答问题 1至问题 3,将解答填入答题纸的对应栏内。【说明】 某嵌入式刹车控制软件,应用于汽车刹车控制器,该软件需求如下: 1模式选择:采集模式控制离散量信号 In_D1并通过模式识别信号灯显示软件当前工作模式。在信号 In_D1为低电平时进入正
9、常工作模式 (模式识别信号灯为绿色 ),为高电平时进入维护模式 (模式识别信号灯为红色 )。软件在正常工作模式下仅进行刹车控制和记录刹车次数,在维护模式下仅进行中央控制器指令响应; 2刹车控制:采用定时中断机制,以 5ms为周期采集来自驻车器发出的模拟量信号 In_A1以及来自刹车踏板发出的模拟量信号 In_A2,并向刹车执行组件发送模拟量信号 Out_A1进行刹车控制; 3记录刹车次数:在 Out_A1大于 4V时,读出非易失存储器NVRAM中保存的刹车次数记录进行加 1操作,然后保存至非易失存储器 NVRAM中; 4响应中央控制器指令:接收来自中央控制器的串行口指令字 In_S1,回送串行
10、口响应字 Out_S1。当接收的指令字错误时,软件直接丢弃该命令字,不进行任何响应。 指令字及响应字说明如表 31所示。【问题 1】请简述本软件串行输入接口测试的测试策略及测试内容。针对表 31中 “读取刹车次数指令 ”进行鲁棒性测试时应考虑哪些情况 ?【问题 2】 某测试人员设计了表 3 2所示的操作步骤对模式选择功能进行测试 (表中 END表示用例到此结束 )。为进一 步提高刹车控制软件的安全性,在需求中增加了设计约束:软件在单次运行过程中,若进入正常工作模式,则不得再进入维护模式。请参照表 3 2的测试用例完成表 3 3,用于测试该设计约束。【问题 3】 本项目在开发过程中通过测试发现了
11、 17个错误,后期独立测试发现了31个软件错误,在实际使用中用户反馈了 2个错误。请计算缺陷探测率 (DDP)。 四、试题四 4 阅读下列说明、图和表,回答问题 1至问题 3,将答案填入答题纸的对应栏内。【说明】 某公司承接了一个控制系统的项目,由王工负责系统的方案设计。王工的设计方案如图 4 1所 示。该方案是基于 VME总线的多机并行处理系统,由主控制模块作为 VME总线的主设备,即总线控制器,负责整个系统的控制与管理;3个数据处理模块作为从设备,负责数据处理与计算; 1个 I O模块也作为从设备,负责系统与外部接口之间的高速数据通信。同时,为了简化设计,该系统 5个模块均采用同一款 VM
12、E协议芯片,实现内总线和 VME总线的连接。该系统中每个模块的相关信息见表 4-1所示。【问题 1】 王工设计采用共享存储器方式,进行多机之间的通信。 VME共享存储器的地址空间映射,分为输出窗口和输入窗口两部分。输出窗口实现处理 器本地地址空间到 VME总线地址空间的映射,输入窗口实现 VME总线地址空间到处理器本地地址空间的映射。输出窗口空间设置说明:为了每个模块能访问到其他 4个模块,在每个模块的处理器本地地址空间中开辟 5M空间,映射到 VME总线上的5M地址空间。映射关系见表 4-2输入窗口空间设置说明:每个模块分配 1M的 VME地址空间,并将这 1M空间映射到处理器本地 RAM区
13、域中,专门用于 VME通信数据缓冲区。映射关系见表43。VME总线驱动中,按照上述方式对寄存器进行设置,实现了 VME总线共享存储器工作方式,将对其他模块的 操作转化为对处理器本地地址空间访问操作相似的读写操作,并且都采用总线远程写,总线本地读的方式。 数据处理模块 1发送消息到数据处理模块 2,它们之间采用 1M数据缓冲区的第一个 32位作为握手标志。则数据处理模块 1访问标志区的总线地址为 (1) ,数据处理模块 2访问标志区的总线地址为 (2) 。 I O模块向主控制模块发送控制命令,它们之间采用 1M数据缓冲区偏移 Oxloo处作为命令缓冲区。则 I O模块访问命令区的总线地址为 (3
14、) ,主控制模块访问命令区的总线地址为 (4) 。【问题 2】 如表 4-1所示,该系统中采用的处理器有大端和小端两种工作模式。王工设计 VME总线上传输的数据全部采用小端方式,那么当处理器通过 VME总线发送数据时,需要根据自己的工作模式,对数据进行必要的转换,以符合协议要求。 当 I O模块向主控制模块发送控制命令 OxAABBCCDD,那么它写入 VME总线的实际数据是 (1) ,当主控制模块向数据处理模块 3和 I O模块发送控制命令 Oxl2345678,那么它写入 VME总线的实际数据是 (2) 和 (3) 。【问题 3】 为了提高数据通信的性能,在进行大数据量通信时,王工设计采用
15、 DMA的方式。 DMA通信方 式能够满足高速 VME设备的需求,也有利于发挥 CPU效率。该 VME协议芯片有两种 DMA工作方式:一种是直接方式 (Direct mode),一种是链方式 (Linked_listmode)。在直接方式下,在每次数据传输前,需要驱动程序对 DMA控制寄存器进行设置,然后进行 DMA传输,并等待传输完成,或者异常错误。直接方式是一种软件和硬件同步工作方式。在链方式下,驱动程序只需要设置命令包。在通信过程中,硬件根据命令包的内容完成传输,并根据链中的下一个命令包,继续传输,直到所有命令包完成或者异常错误。链方式是一种软件和 硬件异步工作的方式。 图 4-2是 D
16、MA直接方式的流程图,请补全流程图,并将答案填写在答题纸的对应栏中。五、试题五 5 阅读下列说明和程序,回答问题 1至问题 3,将答案填入答题纸的对应栏内。 【说明】 在开发某嵌入式系统时,设计人员根据系统要求,分别编写了如下程序,其中: 【程序 1】:实现两个变量的值的互换; 【程序 2】:完成某功能的 C语言程序; 【程序 3】和【程序 4】:是 P、 V操作的形式化定义,设 S为信号量。在多道程序系统中,进程是并发执行的。这些进程间存在着不同的相 互制约关系,主要表现为同步和互斥两个方面。信号量是解决进程间同步与互斥的有效方法。 【程序 1】 Void swap(int n1, int
17、n2) int tmp=n1; n1=n2; n2=tmp; 【程序 2】 #include int fun(int n) int f0=0, f1=1, f, i; if(n=0) return 0; if(n=1) return 1; for(i=2; i =n; i+) f=f0+f1; f0=f1; f1=f; return f; void main() int n=5; printf(”fun( d)= d n”, n, fun(n); n=7; printf(”fun( d)= d n”, n, fun(n); n=9; printf(”fun( d)= d n”, n, fun(
18、n); 【程序 3】 P操作的形式化定义: P(S) (1) : if ( (2) ) 阻塞该进程 ; 将该进程插入信号量 S的等待队列; 【程序 4】 V操作的形式化定义: V(S) (3) ; if ( (4) ) 从信号量 S的等待队列中取出队首进程; 将其插入就绪队列; 【问题 1】 执行 【程序 1】后,没有能够实现两个变量值的交换,为什么 ?请修改上述函数,实现两个变量值的交换,要求函数无返回值,形式为: void swap() 。请将答案填写在答题纸中对应的栏目。 【问题 2】 请问【程序 2】运行结果是什么 ? 【问题 3】 请简述什么是临界资源 ?什么是临界区 ? 请完成【程
19、序 3】和【程序 4】的形式化定义,将应填入 (n)处的内容写在答题纸的对应栏中。 2014年下半年软件水平考试(中级)嵌入式系统设计师下午(应用技术)真题试卷答案与解析 一、试题一 1 【正确答案】 【问 题 1】 (1)取款 (2)选择修改密码 (3)选择继续服务 (4)选择转账 (5)转账 (6)输入密码【问题 2】【问题 3】 (1) a对称密钥:对称密钥加密又叫专用密钥加密,即发送和接收数据的双方必须使用相同的密钥对明文进行加密和解密运算。 b公开密钥:公开密钥也称为非对称密钥,每个人都有一对唯一对应的密钥:公开密钥 (简称公钥 )和私人密钥 (私钥 ),公钥对外公开,私钥由个人秘密
20、保存;用其中一把密钥加密,就只能用另一把密钥解密。 c访问控制:按用户身份及其所归属的某项定义组来限制用户对某些信息项的访问,或 限制对某些控制功能的使用的一种技术。 d消息鉴别:利用鉴别函数产生一个鉴别符,接收者通过鉴别符能够检验和证实消息的合法性、真实性和完整性。这是一个证实收到的消息来自可信的原点且未被篡改的过程。 (2) 对称加密算法: DES、 AES、 IDEA 非对称加密算法: RSA、 PGP、DSA、椭圆曲线 DSA 【试题解析】 本题考查软件设计中的状态图、流程图以及信息安全方面概念和基本知识。 本题要求考生认真阅读题目的描述,根据 ATM自动取款机系统用例图和 ATM自动
21、取款机系统功能图了解 ATM自动取款机系统工作过程,结 合软件设计中的状态图和流程图的绘制要求,完成相关问题。【问题 1】 由 ATM自动取款机系统用例图和 ATM自动取款机系统功能图可知,其工作过程如下:当客户将银行卡插入 ATM机后, ATM机会要求输入密码,如果密码不正确,则需要重新输入;如果密码正确,则进入主菜单,选择不同的服务类型。服务类型有取款、修改密码、查询余额、转帐等功能。完整的 ATM自动取款机系统的系统状态图如图1-4所示。【问题 2】 该问题的描述部分已经给出了删自动取款机系统的取款过程的事件,流程图只需要根据实际取款的工作次序排序即可。正确的流程如下 : a)用户输入取
22、款金额; b)系统验证输入金额是否符合输入要求; c)判断格式要求,如果满足要求,则继续;否则,转结束; d)系统验证用户账户余额; e)系统显示用户账户余额; f)判断实际取款金额是否超出最大取款金额,若不大于,则继续;否则,给出超出最大金额提示后,转结束; g)用户确认取款金额; h)如果用户没有确认,时间超时,则给出超时提示,转结束; i)系统要求点钞机出钞; j)系统更新并保存账户信息; k)结束。【问题 3】 在信息安全领域,密码技术是解决信息系统安全问题的主要手段,包括加密技术、 解密技术、密钥、认证等。按照密钥或者加密算法的不同,密码分为两大类:对称密钥或对称加密算法以及非对称密
23、钥或非对称加密算法。 对称密钥 (或称单密钥 )或对称加密算法:编码和解码时使用同一密钥,主要用于通信和存储数据的加密。消息的发送者和接收者事先需要通过某种方法约定密钥,不让别人知道。对称密钥的优点是加密和解密速度快,容易实现;缺点是随着网络规模的扩大,密钥的管理困难,无法解决消息确认问题,缺乏自动检测密钥泄漏的能力。 非对称密钥 (或称双钥 )或非对称加密算法:加密和解密的密钥不同,公开密钥的加密算法,把密钥分为 私钥和公钥,两者成对使用,加密用公钥,解密用私钥。非对称密钥管理简单,还具有数字签名功能,但算法比较复杂,加解密速度慢。 DES算法是对称加密算法。 1997年 1月,美国政府采纳
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