110 中正資工所考古題詳解｜硬體考點分析

題型與配分

全卷 4 頁、11 題、100 分。答案寫在試卷（答案卷）作答區內，限用藍色或黑色筆（含鉛筆），試題須隨試卷繳還。入場後 40 分鐘內不得離場。卷面沒有倒扣規定。

第 1 題：十個單選（20%）

• 第 1(1) 題｜關於行動裝置的敘述，哪一項為假
• 第 1(2) 題｜對檔案加上 exclusive lock 時的效果
• 第 1(3) 題｜unified virtual memory 用哪一種機制同時 cache process 頁面與檔案資料
• 第 1(4) 題｜memory-mapped I/O 的運作方式
• 第 1(5) 題｜disk scheduling 演算法為什麼只考慮 seek distance
• 第 1(6) 題｜關於裝置格式化的敘述，哪一項為假
• 第 1(7) 題｜關於 Linux spinlock 的敘述，哪一項不成立
• 第 1(8) 題｜使用 POSIX condition variable 時，呼叫 pthread_cond_wait() 與 pthread_cond_signal() 前後要不要處理 mutex lock
• 第 1(9) 題｜critical section 問題的解法中 no deadlock、progress、bounded waiting 之間的蘊含關係
• 第 1(10) 題｜關於 thread 的敘述，哪一項為假（Java、Pthreads、Win32）

第 2 題至第 11 題

• 第 2 題（10%）｜三個即時 process P1（處理時間 20、週期 50）、P2（30、100）、P3（90、300），deadline 等於週期，時間 0 全部就緒。(a) 5%：用 Rate Monotonic Scheduling 能否讓所有 process 都不誤期。(b) 5%：用 Earliest Deadline First 能否讓所有 process 都不誤期
• 第 3 題（10%）｜64 位元 virtual address、以位元組定址，每個頁面 32 KB，page table 項目 4 bytes，frame number 要 3 bytes 儲存。(a) 5%：使用多層 paging 時有幾層。(b) 5%：加上 TLB，記憶體存取時間 100 ns、TLB 存取時間 10 ns、hit rate 80%，求 effective access time
• 第 4 題（5%）｜給四個 process（P0–P3）與四種資源（A–D）的 Allocation、Max 與 Available，判斷是否存在 safe sequence
• 第 5 題（5%）｜inode file system，磁碟 block 4 KB，指向 block 的 pointer 8 bytes，12 個 direct block 加上單層、雙層與三層 indirect block，問最大檔案大小
• 第 6 題（15%）｜sequential circuit 由兩個 inverter、一個 NAND 閘與一個 D flip-flop 組成。(a) 6%：寫出 next_state 與 output 的布林式。(b) 4%：每個週期的輸入依序為 0、0、1、1、0、1，初始 present_state 為 0，求輸出。(c) 5%：D flip-flop 的 setup time、clock-to-q delay、hold time 分別為 100 ps、100 ps、50 ps，inverter 延遲 50 ps，NAND 閘延遲 100 ps，求電路的最高操作頻率
• 第 7 題（8%）｜從密度、功耗、成本與速度四方面比較 SRAM 與 DRAM
• 第 8 題（8%）｜機器 A 用雙埠記憶體，機器 B 用單埠記憶體，理想 CPI 都是 1，B 的 clock rate 比 A 快 1.05 倍，load 占 40% 的指令，問哪一台比較快，並說明原因
• 第 9 題（7%）｜把 C 敘述 f = (i == j) ? g + h : g - h; 翻成 MIPS assembly，並簡述 assembly 如何執行
• 第 10 題（6%）｜依 IEEE 754-2008 的 half precision 格式（1 位元符號、5 位元指數、10 位元尾數）寫出 −5.0 與 +2.5 的表示
• 第 11 題（6%）｜hit time、miss rate、miss penalty 是 cache 最佳化的三個指標，提出兩種提高 cache bandwidth 的最佳化方法

作答時要注意的地方

1. 全卷沒有倒扣規定，第 1 題每題 2 分。
2. 第 2 題兩小題各自指定 scheduling 演算法，假設 deadline 等於週期且時間 0 時全部就緒。
3. 第 6 題要寫布林式、追蹤輸出並算最高頻率。
4. 第 9 題要求翻成 assembly 並簡述執行過程。

準備方向

• 數位邏輯：sequential circuit 與最高頻率（110 第 6 題），106 第 9、10 題、109 第 10、11 題也有。
• Banker's algorithm（110 第 4 題），109 第 4 題、112 填空第 3 題也有。
• inode 的最大檔案大小（110 第 5 題），107 第 2 題、109 第 2 題也有。
• unified virtual memory 用 page cache（110 第 1(3) 題），112 單選第 2 題也有，成大 112 第 1(4) 題也有。
• disk scheduling 只考慮 seek distance（110 第 1(5) 題）、Linux spinlock（110 第 1(7) 題），成大 112 第 1(7)、1(10) 題的問法相同。
• 多層 paging 與 TLB effective access time（110 第 3 題），107 第 4 題也問多層 paging 的層數，113 第 3 題考 page fault rate 的 effective access time。
• 即時 scheduling RMS 與 EDF（110 第 2 題），107 第 3 題也有，是四個 process。
• IEEE 754 half precision（110 第 10 題），108 第 8 題、109 第 9 題、112 填空第 5 題也有 IEEE 754。
• 兩台機器的 CPI 與 clock 比較（110 第 8 題），109 第 6 題也有。
• cache 最佳化（110 第 11 題），107 第 7 題用同一段開頭，改問三個指標各一種方法；107 第 8 題、111 第 6 題、113 第 4 題考 cache 追蹤。
• SRAM 與 DRAM（110 第 7 題），106 第 8 題也有。