试题三（25分）

阅读以下关于嵌入式实时系统设计的相关技术的描述，回答问题1至问题3。

【说明】

某公司长期从事嵌入式系统研制任务。近期公司承担了一项面向交通领域的智能交通系统（ITS），为了将信息、通信、传感、控制及计算机等技术有效地集成运用于整个地面交通管理，达到智能交通管理的要求，经公司讨论决定，采用信息物理融合系统（Cyber Physical System，CPS）技术来保证ITS达到实时、准确、高效的智能交通管理的目的。公司领导层将此任务交给王工承担论证工作。王工在广泛调研的基础上提交了总体实施方案供讨论，大家在高度肯定总体实施方案的基础上，提出了一些问题，并就这些问题提出了补充意见。

王工的建议是传统的CPS三层体系结构，具体划分如下：

（1）物理层：CPS中汽车、智能道路、智能桥梁嵌入了大量传感器、计算、控制部件，组成分布式的物理环境，并相互感知与作用。

（2）网络层：网络层将大量的智能汽车连接起来，并实现了他们的互联互通。

（3）应用层：该层是指面向用户提供服务的应用软件。例如，交管部门的监控软件、智能车载软件等。

四层体系结构与三层体系结构中，感知层与物理层功能一致。四层体系结构增加了计算层和控制层，这样层次和功能更清晰，更能方便控制和计算。

四层体系结构优势有：

（1）增加计算层和控制层可以降低感知层计算量，增加整个系统的统计、分析、计算能力。

（2）增加计算层和控制层的控制能力，可以接收计算层数据或应用层的用户控制信息，这些信息经过加工处理后生成控制命令，经网络层传送到感知层和计算层，实现对感知层上智能汽车的控制。

王工提出的三层体系结构符合传统的CPS体系结构设计，其中物理层主要负责嵌入传感器、计算和控制部件的部署；网络层负责智能汽车的互联；应用层则提供面向用户的服务。张工在此基础上提出的四层体系结构通过增加计算层和控制层，使得系统能够更好地满足智能交通管理系统的需求。感知层与物理层的功能是一致的，主要与环境进行交互感知。计算层为系统提供计算、仿真、统计和显示功能，为控制提供参考数据。控制层则负责数据的收集、分析和设备控制。网络层的功能是实现各层次之间的数据传输和资源共享。四层体系结构的优势在于层次和功能更加清晰，能够更方便地进行控制和计算，同时提高系统的统计、分析和控制能力。