112 中正資工所硬體考點分析｜國立中正大學

首度切成單選、多重選擇、填空三段。多重選擇明訂「所有答案必須符合才算分」，填空題則要從 Linux 核心的鎖順序註解推出死結條件。

題型與配分

科目名稱：計算機系統，系所組別「資訊工程學系－甲組」，第 3 節，全卷 100 分、4 頁。

區段	題數	配分	計分
I. 單一選擇題	5	25%（每題 5 分）	單選
II. 多重選擇題	5	25%（每題 5 分）	所有答案必須符合才算分（全對才給分）
III. 填空題	10 格	50%（每格 5 分）	不需要作答過程，但每個答案務必標明題號與空格編號

112 年是中正硬體十年裡結構最特殊的一年：首度切成單選／多選／填空三段，而且填空題就佔 50 分。

多重選擇明訂「所有答案必須符合才算分」——全對才給分、不倒扣，所以每題都要作答。

填空題明訂「不需要作答過程」，但每個答案必須標明題號與空格編號——格式不對可能不計分。

I. 單一選擇題（25%）

1｜看五個程序的 CPU burst／I/O burst／到達時間表，用「達成最小平均等待時間的最佳排程演算法」問時間 23 在跑哪個程序。先判斷「最佳演算法」指的是哪一個，再畫出含 I/O 的完整甘特圖
2｜「統一虛擬記憶體用什麼機制同時快取程序頁與檔案資料」——與 110 年第 1(3) 題、成大 112 年第 1(4) 題一字不差
3｜關於 MIPS（每秒百萬指令數）這個效能指標哪個正確——要知道 MIPS 在什麼前提下才能拿來比較效能，選項就是拿這個前提的有無來設計
4｜算術運算的綜合判斷——涵蓋 浮點加法的結合律、算術右移與除以 2 的冪（負數要特別小心）、乘除法硬體能不能共用、Booth 演算法用在哪一種運算、兩個正數相加得到負數代表什麼。要逐條仔細比對
5｜關於 RISC 與 CISC 哪個是錯的——帶「總是」這類絕對字眼的選項要先挑出來檢查

II. 多重選擇題（25%，全對才給分）

1｜哪些敘述是「不正確」的——涵蓋 掛載點是目錄還是一般檔案、現代 OS 知不知道磁碟的實體幾何結構（LBA 的意義）等。後者與 110 年第 1(5) 題是同一個觀念
2｜哪些是「硬體式」的同步工具——要能把選項分成三類：硬體同步指令、軟體同步演算法、以及根本不是同步工具的東西
3｜哪些情況「必定」引發上下文切換——三個判斷點：中斷發生後是不是一定會換程序、程序狀態圖上有沒有那條轉換、「模式切換」與「上下文切換」是不是同一件事
4｜圖 1 的程式碼有哪些相依或危障：

lw  $1, 10($0)
lw  $2, 20($0)
add $3, $2, $4
lw  $1, 30($0)
lw  $1, 40($0)

選項同時列出各種危障與各種相依（RAW／WAR／WAW）。題目把「相依」與「危障」放在一起問，要分清相依是程式本身的性質、危障是在特定管線上才會出問題的相依。逐對檢查每兩道指令的暫存器讀寫關係

5｜能解決圖 1 中危障的技術有哪些——要先確定 II-4 裡哪幾種危障真的存在，再逐一判斷每種技術對得上哪一種。有些技術在這段程式裡完全用不上

III. 填空題（50%，10 格）

1(a)｜24-bit CHS 位址的最大磁碟容量：10 bits 磁柱、8 bits 磁頭、6 bits 磁區，每磁區 512 bytes。這是 IBM PC 早期 BIOS 的著名限制
1(b)｜C-SCAN 的尋道距離：給七個十六進位 CHS 位址（1AC320、A2F5BC、7A182D、EF6714、F0D76、C0F1D1、FF2236），要先從每個位址取出前 10 bits 當磁柱號，再跑 C-SCAN 算總移動距離（用十進位回答）。F0D76 只有五個十六進位數字，取位元前要先想清楚怎麼補
2(c)｜Linux 核心 /mm/filemap.c 預先定義鎖順序的目的是打破哪個死結條件。考死結的四個必要條件與死結預防
3(d)｜銀行家演算法：五個工作 T0–T4、四種資源 A/B/C/D，總量 (6,7,6,10)，給 Allocation 與 Max。問 OS 最多能立刻核准 T0 請求多少資源。要先求 Available，再檢查 Request ≤ Need、Request ≤ Available，還要確保核准後系統仍在安全狀態——最後一個條件最容易漏
4(e)｜「___ 是用多顆磁碟來解決儲存系統效能與可靠度問題的技術」。送分題
5(f)｜把一串 IEEE754 單精度位元轉成十進位。三步驟：指數欄減 bias、尾數補回隱含的 1、再乘上符號與 2 的指數次方
6(g)｜完美快取相對於實際快取的加速比：I-cache 失誤率 3%、D-cache 失誤率 5%、無停頓 CPI = 2、失誤罰則 100 cycles、35% 的指令存取資料快取。I-cache 每道指令都會存取，D-cache 只有部分指令會，兩者的停頓要分開算再加總
7(h)(i)｜平均記憶體存取時間：5 GHz、CPI 1.0、失誤率 2%、DRAM 存取 100 ns。
(h) 只有 L1 時的 AMAT
(i) 加上 L2（存取 5 ns、整體主記憶體失誤率降到 0.5%）的 AMAT
L1 命中時間題目沒有直接給 ns，要從時脈換算；(i) 給的 0.5% 是全域失誤率，寫式子時要注意
8(j)｜兩個加總用 1000 個處理器的加速比：一個是兩個純量變數相加（無法平行）、一個是 1000×1000 二維陣列的矩陣相加（可完全平行）。這是 Patterson & Hennessy 講 strong scaling 的經典例題

這份考卷的難點

填空題佔 50 分而且「不需要作答過程」——沒有部分分數。第 1(b) 題的 C-SCAN 要先把七個十六進位位址拆出磁柱號再排序，任何一步錯就是 5 分全失。
第 II-4 題要分清「相依」與「危障」。 有些相依在循序單發射管線裡不會造成危障，但它確實是一種相依。
第 III-1(b) 題的位元拆解：十六進位轉二進位再切出前 10 bits，工作量大、容易抄錯。
第 III-7 題的 AMAT 單位：命中時間要從時脈換算成 ns，而 DRAM 存取直接給 ns。單位不統一就會算錯。

準備建議

112 年的填空題佔 50 分且不給部分分數，所以計算題要練到一次算對。算完後用第二種方法覆核
兩層快取的 AMAT（第 III-7 題）：要注意題目給的是區域失誤率還是全域失誤率
死結的四個必要條件與預防方法（第 III-2 題）：Linux 核心的鎖順序是真實世界的例子
相依與危障的區別（第 II-4 題）：RAW／WAR／WAW 三種相依，哪些會在哪種管線造成危障
中正的單選題重複率極高：「統一虛擬記憶體用 page cache」在 110、112 兩年都考，而且與成大 112 年一字不差
多重選擇「全對才給分、不倒扣」 ⇒ 每題都要作答，而且要把每個選項獨立判斷完再下筆
中正十年無倒扣，全部題目都要寫

112 中正資工所硬體考點分析