資工所考古題詳解中正資工所考古題詳解硬體十年大統整（106–115）
各章配分
表中數字是各題的卷面配分，依主題加總。有子題的照子題分，沒有子題的整題算在主要考點；108 年第 9 題四個小題沒有標配分，25 分平均分給四小題，所以會出現 6.25 這樣的數字。OS 與計組分開列，各自依十年合計排序，顏色越深，占當年總分的比例越高。單選題逐題分類，RAID 照卷面位置算在 OS；neural network 與 CNN 的延遲、cycle 數算在 AI Accelerators，109 年第 9 題用 IEEE 754 算 convolution，算在 Floating Point。
| 章／細項 | 106 | 107 | 108 | 109 | 110 | 111 | 112 | 113 | 114 | 115 | 合計 | 占比 | 年數 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Computer Organization | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 52 | 50 | 50 | 50 | 50 | 502 | 50% | 10 |
| Memory Hierarchy | 15 | 25 | 18.75 | 5 | 14 | 12 | 15 | 20 | 15 | 35 | 174.75 | 17% | 10 |
| Cache Organization | 20 | 6.25 | 12 | 20 | 15 | 35 | 108.25 | 11% | 6 | ||||
| Cache Performance & Optimization | 5 | 12.5 | 5 | 6 | 15 | 43.5 | 4% | 5 | |||||
| DRAM, Dependability & ECC | 5 | 8 | 13 | 1% | 2 | ||||||||
| Virtual Memory, TLB & VIPT | 10 | 10 | 1% | 1 | |||||||||
| Pipelining | 5 | 20 | 10 | 30 | 20 | 85 | 8% | 5 | |||||
| Hazards & Forwarding | 10 | 10 | 15 | 15 | 50 | 5% | 4 | ||||||
| Pipeline Timing | 5 | 15 | 20 | 2% | 2 | ||||||||
| Branch Prediction | 10 | 5 | 15 | 2% | 2 | ||||||||
| Parallel & Domain-specific | 15 | 20 | 26.25 | 61.25 | 6% | 3 | |||||||
| AI Accelerators & LLM Systems | 15 | 20 | 26.25 | 61.25 | 6% | 3 | |||||||
| Performance | 10 | 8 | 10 | 10 | 5 | 15 | 58 | 6% | 6 | ||||
| CPU Time, CPI & Benchmarks | 5 | 8 | 10 | 5 | 5 | 5 | 38 | 4% | 6 | ||||
| Amdahl's Law & Speedup | 5 | 5 | 10 | 1% | 2 | ||||||||
| Power & Energy | 10 | 10 | 1% | 1 | |||||||||
| Digital Logic | 15 | 20 | 15 | 50 | 5% | 3 | |||||||
| Sequential Logic | 15 | 20 | 15 | 50 | 5% | 3 | |||||||
| Computer Arithmetic | 5 | 5 | 10 | 6 | 10 | 5 | 41 | 4% | 6 | ||||
| Floating Point | 5 | 5 | 10 | 6 | 5 | 31 | 3% | 5 | |||||
| Multiplication & Division | 5 | 5 | <1% | 1 | |||||||||
| Integer Representation & Overflow | 5 | 5 | <1% | 1 | |||||||||
| ISA & Assembly | 5 | 7 | 5 | 5 | 22 | 2% | 4 | ||||||
| Instruction Set Design & Encoding | 5 | 5 | 5 | 15 | 2% | 3 | |||||||
| Assembly & Code Translation | 7 | 7 | <1% | 1 | |||||||||
| Other | 10 | 10 | 1% | 1 | |||||||||
| Operating Systems | 50 | 50 | 50 | 50 | 50 | 48 | 50 | 50 | 50 | 50 | 498 | 50% | 10 |
| Storage & File Systems | 14 | 5 | 4 | 22 | 11 | 4 | 20 | 4 | 10 | 94 | 9% | 9 | |
| Disk Scheduling & Management | 10 | 13 | 4 | 2 | 10 | 2 | 41 | 4% | 6 | ||||
| File Allocation & Free Space | 5 | 2 | 7 | 5 | 2 | 21 | 2% | 5 | |||||
| File System Design & Semantics | 2 | 2 | 2 | 2 | 5 | 5 | 18 | 2% | 6 | ||||
| RAID | 2 | 2 | 5 | 5 | 14 | 1% | 4 | ||||||
| CPU Scheduling | 17 | 14 | 16 | 2 | 10 | 5 | 5 | 6 | 5 | 10 | 90 | 9% | 10 |
| Scheduling Algorithms | 17 | 4 | 16 | 2 | 5 | 5 | 6 | 5 | 10 | 70 | 7% | 9 | |
| Real-time Scheduling | 10 | 10 | 20 | 2% | 2 | ||||||||
| Synchronization | 2 | 2 | 6 | 12 | 5 | 10 | 30 | 67 | 7% | 7 | |||
| Classic Problems & Transactions | 30 | 30 | 3% | 1 | |||||||||
| Semaphores, Mutex & Monitors | 4 | 10 | 10 | 24 | 2% | 3 | |||||||
| Critical Section & Race Condition | 2 | 2 | 2 | 2 | 5 | 13 | 1% | 5 | |||||
| Virtual Memory | 5 | 2 | 10 | 10 | 2 | 2 | 5 | 14 | 5 | 10 | 65 | 6% | 10 |
| Virtual Memory & Demand Paging | 5 | 2 | 4 | 2 | 2 | 5 | 10 | 10 | 40 | 4% | 8 | ||
| Thrashing & Working Set | 8 | 6 | 14 | 1% | 2 | ||||||||
| Page Replacement | 2 | 2 | 5 | 9 | <1% | 3 | |||||||
| Kernel Memory Allocation | 2 | 2 | <1% | 1 | |||||||||
| Memory Management | 2 | 17 | 2 | 2 | 10 | 11 | 4 | 5 | 53 | 5% | 8 | ||
| Paging, Page Tables & TLB | 2 | 15 | 2 | 10 | 4 | 2 | 5 | 40 | 4% | 7 | |||
| Address Binding & Memory Layout | 2 | 2 | 7 | 2 | 13 | 1% | 4 | ||||||
| Processes & Threads | 2 | 6 | 7 | 2 | 2 | 6 | 5 | 12 | 42 | 4% | 8 | ||
| fork / wait / exec | 4 | 7 | 2 | 2 | 5 | 20 | 2% | 5 | |||||
| Threads & Concurrency | 2 | 2 | 2 | 7 | 13 | 1% | 4 | ||||||
| Process States & Context Switch | 5 | 5 | <1% | 1 | |||||||||
| IPC & Signals | 2 | 2 | 4 | <1% | 2 | ||||||||
| Deadlock | 4 | 2 | 7 | 8 | 5 | 10 | 36 | 4% | 6 | ||||
| Safe State & Banker's Algorithm | 2 | 5 | 8 | 5 | 5 | 25 | 2% | 5 | |||||
| Deadlock Characterization & Handling | 2 | 2 | 2 | 5 | 11 | 1% | 4 | ||||||
| I/O Systems | 2 | 4 | 2 | 2 | 2 | 10 | 22 | 2% | 6 | ||||
| OS Structure | 2 | 2 | 2 | 2 | 4 | 2 | 14 | 1% | 6 | ||||
| OS Structure & Design Goals | 2 | 2 | 2 | 2 | 8 | <1% | 4 | ||||||
| System Calls & Dual Mode | 2 | 2 | 4 | <1% | 2 | ||||||||
| Virtual Machines & Containers | 2 | 2 | <1% | 1 | |||||||||
| Protection & Security | 2 | 2 | 4 | 8 | <1% | 3 | |||||||
| Other | 2 | 5 | 7 | <1% | 2 | ||||||||
| Distributed Systems | 5 | 5 | <1% | 1 | |||||||||
| Computer Networks | 2 | 2 | <1% | 1 |
十年合計 OS 498 分、計組 502 分，大致各半（111 年第 1(15) 題問各層 cache 有效的原理，依內容算計組）。計組這邊 Memory Hierarchy 合計 174.75 分、十年每年都有，115 年光第 1、2 題就 35 分；Pipelining 85 分集中在 109、111–114 年。OS 這邊 Storage & File Systems 94 分、CPU Scheduling 90 分，CPU Scheduling 與 Virtual Memory 十年每年都有。
重複出題清單
同一題或同一考點在不同年度重複出現（前十六列是單選題）：
| 題目 | 出現年度 |
|---|---|
| MLFQ 下 CPU 時間如何在各 queue 間分配 | 108 第 1(4)、109 第 1(9)、113 第 1(7) 題（三次） |
| 為什麼發展 multi-level page table | 106 第 1(8)、108 第 1(3)、113 第 1(8) 題（三次） |
| 找空閒 frame 時值得花 CPU cycle 做什麼 | 108 第 1(5)、113 第 1(9) 題 |
| SRTF 的問題 | 107 第 1(4)、108 第 1(7)、113 第 1(6) 題（三次） |
| Linux 的架構 | 108 第 1(9)、113 第 1(3) 題 |
| 什麼是 sandbox | 108 第 1(10)、113 第 1(12) 題 |
| valid bit 在 virtual memory 下的新意義 | 107 第 1(9)、109 第 1(10)、111 第 1(7) 題（三次） |
| process 產生非法位址的立即結果 | 107 第 1(2)、109 第 1(7)、113 第 1(1) 題（三次） |
| user mode 的應用程式能直接做什麼 | 106 第 1(1)、109 第 1(6) 題 |
| 控制器產生 interrupt 時會發生什麼事 | 106 第 1(2)、113 第 1(2) 題 |
| 允許 preemption 的 scheduling 要付出什麼代價 | 106 第 1(3)、108 第 1(8) 題 |
| log-based file system 的功能 | 106 第 1(9)、111 第 1(9) 題 |
| FCFS scheduling 最大的問題 | 107 第 1(3)、113 第 1(5) 題 |
| Linux 工作用哪個 system call 啟動自己的副本 | 107 第 1(6)、109 第 1(8) 題 |
| shared memory 的主要缺點 | 107 第 1(8)、111 第 1(2) 題 |
| unified virtual memory 用 page cache | 110 第 1(3)、112 第 I-2 題 |
| cache hit 與 miss 的追蹤 | 107 第 8 題（10 個區塊，1 byte 與 10 bytes 兩種區塊，問第一次 hit 與 hit 數）、111 第 6 題、113 第 4 題（10 個區塊各 1 個 word、10 個 word 兩種區塊，標出 3C），115 第 1 題（同一組位址跑三種組態） |
| 含 I/O burst 的 scheduling | 112 第 I-1 題、114 填空第 4 題 |
| digital logic（flip-flop 時序與最高頻率） | 106 第 9、10 題、109 第 10、11 題、110 第 6 題 |
| Banker's algorithm | 109 第 4 題、110 第 4 題、112 填空第 3 題 |
| inode 的最大檔案大小 | 107 第 2 題與 109 第 2 題（數據相同）、110 第 5 題 |
| neural network 與 CNN convolution 的延遲、cycle 數 | 106 第 5、6 題、107 第 5、6 題（單一 neuron）、108 第 6、7 題（convolution），109 第 9 題用 108 同一張 convolution 圖算 IEEE 754 數值 |
| RMS 與 EDF 的 schedulability | 107 第 3 題（四個 process）、110 第 2 題（三個 process） |
| multi-level paging 的層數 | 107 第 4(b) 題、110 第 3(a) 題 |
| cache 最佳化的三個指標（同一段開頭） | 107 第 7 題（各舉一種方法）、110 第 11 題（提高 bandwidth 的方法） |
| SRAM 與 DRAM | 106 第 8 題（與 flash 比速度）、110 第 7 題 |
| fork 之後的 process 數 | 108 第 4 題（問變數 c 有幾份副本）、113 第 2 題（問 process 與 thread 數） |
| 兩台機器的效能比較 | 109 第 6 題（CPI 與 clock rate）、110 第 8 題（dual-port 與 single-port memory，另加 clock rate 差與 load 比例） |
中正與成大也共用了一些習題：
- 最大可接受 page fault rate（dirty page 70%、8 ms／20 ms、effective access time 不超過 200 ns）：中正 113 第 3 題與成大 106 第 7 題是同一題。
- unified virtual memory 用 page caching：中正 110 第 1(3) 題、112 第 I-2 題與成大 112 第 1(4) 題。
- disk scheduling 只考慮 seek distance：中正 110 第 1(5) 題與成大 112 第 1(7) 題。
- Linux spinlock 的敘述：中正 110 第 1(7) 題與成大 112 第 1(10) 題。
- Solaris dispatch table：中正 108 第 5 題與成大 112 第 2 題。
中正硬體的三個特點
1. 單選題的選項細節
單選題的選項常落在概念細節上，例如 buddy system（113 第 1(10)）、sector sparing（111 第 1(12)）、message signing（111 第 1(10)）、unified virtual memory 用 page caching（110 第 1(3)、112 第 I-2）。
2. 單選與多選題在不同年度重複
106–114 年的單選與多選題合計約 100 題，同一題在不同年度重複出現（MLFQ、multi-level page table、SRTF、valid bit、非法位址各三次，sandbox 兩次）。客觀題的比重在 5% 到 100% 之間跳動，115 年沒有選擇題區，只有第 2 題是三選一。
3. Digital logic 只出現在 106、109、110 三年
- 106 年第 9、10 題（15 分）：兩個 D flip-flop 回授電路的 next state 方程式與最高操作頻率
- 109 年第 10、11 題（25 分）：flip-flop 的 T_setup、T_clk-to-q、T_hold 時序圖、最小 clock cycle、4 位元 shift register 的設計與最高頻率
- 110 年第 6 題（15 分）：sequential circuit 的 next_state 與 output 布林式、逐拍追蹤輸出、最高操作頻率
三年合計 55 分，111 年之後五年都沒再出現。109 年第 10(3) 題的 5 分是用 Amdahl's Law 說明 pipeline 為什麼達不到 N 倍加速，表上算在 Performance，所以 Digital Logic 是 50 分。
題型演變
| 年度 | 最大題組 | 特色 |
|---|---|---|
| 106 | 20%（第 1 題） | 四種 scheduling 的 Gantt chart、disk scheduling、neural network 的延遲與 cycle 數、兩個 flip-flop 回授電路的最高頻率 |
| 107 | 25%（第 8 題） | inode 最大檔案、RMS 與 EDF、64 位元位址的 multi-level paging 與 inverted page table、alignment 與 cache hit 追蹤 |
| 108 | 25%（第 9 題） | SPEC CPU 2006 的記憶體存取圖、CNN convolution 的延遲與 cycle 數、fully connected neural network 的參數量與權重 cache |
| 109 | 20%（第 1 題） | flip-flop 時序與 shift register 共 25 分；SSD 的 FTL；CNN convolution 的 IEEE 754 數值 |
| 110 | 20%（第 1 題） | sequential circuit 的布林式與最高頻率；RMS 與 EDF 的 schedulability；FP16 |
| 111 | 30%（第 1 題） | 15 題單選；簡答要求三到五句；蘋果為什麼自研處理器 |
| 112 | 50%（填空） | 填空佔 50 分；Linux 核心 lock ordering 的註解；磁碟 CHS 定址與 C-SCAN |
| 113 | 30%（第 1 題） | 15 題單選有 9 題的問法在 106–109 年出現過 |
| 114 | 50%（填空） | 三層 page table 各級 PTE 位址；含 I/O burst 的 SRTF |
| 115 | 30%（第 1、7 題） | 系所組別只寫「資訊工程學系」；同一組位址跑三種 cache；reader-writer spinlock 的正確性證明；big.LITTLE 的 power |
倒扣規則與作答規定逐年對照
十年的卷面都沒有倒扣規定，但作答形式換過好幾種：
| 年度 | 頁數 | 形式 | 客觀題佔比 |
|---|---|---|---|
| 106 | 5 | 單選 10 題＋申論（含 digital logic 15%） | 20% |
| 107 | 5 | 單選 10 題＋申論 | 20% |
| 108 | 6 | 單選 10 題＋申論 | 20% |
| 109 | 5 | 單選 10 題＋申論（含 digital logic 25%） | 20% |
| 110 | 4 | 單選 10 題＋申論（含 digital logic 15%） | 20% |
| 111 | 4 | 單選 15 題＋簡答＋申論 | 30% |
| 112 | 4 | 單選 5＋多選 5＋填空 10 格 | 100%（全客觀） |
| 113 | 5 | 單選 15 題＋申論 | 30% |
| 114 | 3 | 單選 6＋多選 4＋填空 | 100%（全客觀） |
| 115 | 3 | 7 大題（含證明題），只有第 2 題是三選一 | 5%（第 2 題） |
作答規定整理如下：
- 十年卷面都沒有倒扣規定。
- 多選題所有答案都符合才算分（112、114 年）。
- 填空題不需要作答過程，但要標明題號與空格編號，每格 5 分，填空共 50 分（112、114 年）。
- 111 年第 2 題的簡答要求答案盡可能精簡，目標三到五句。
- 108–115 年卷面都印了入場後 40 分鐘內不得離場，106、107 年卷面沒有印作答規定。
115 年卷面的系所組別由「資訊工程學系-甲組」改成只寫「資訊工程學系」，題型從 114 年的全客觀變成以計算與說明為主（只有第 2 題是三選一），第一次出現證明題（第 7 題 30 分）。
給 116 年考生的準備方向
- 十年卷面都沒有倒扣規定。
- 106–114 年的單選與多選題整理成一份題庫，113 年 15 題裡有 9 題的問法在 106–109 年出現過。
- 形式逐年不同：112、114 年全客觀，115 年以計算與說明為主。計算與說明題出現過同一組位址跑多種 cache（111、113、115）、含 I/O burst 的 scheduling（112 單選、114 填空）、synchronization primitive 的正確性證明（115）。
- cache 的 hit 與 miss 追蹤在 107、111、113、115 年出現，107 年問第一次 hit 與 hit 數，111、113 年要標出 3C，115 年同一組位址跑三種組態。
- multi-level page table 的位址計算（114 填空第 5 題）、multi-level paging 的層數（107 第 4 題、110 第 3 題）、inverted page table（107 第 4(c) 題）、TLB（110 第 3 題）。
- digital logic（106、109、110 年，表上合計 50 分）：flip-flop 的三個時序參數、最小 clock cycle、回授電路的 next state 方程式、sequential circuit 的布林式和逐拍追蹤。
- 產業或趨勢題：106 年第 2 題（行動作業系統與 swapping）、110 年第 1(1) 題（行動裝置）、111 年第 7 題（蘋果 M1）、115 年第 4 題（big.LITTLE）。
- 115 年的 power 題（big.LITTLE）與證明題（reader-writer spinlock）是新出現的題型。
本頁的題型、配分、作答規定都取自 106–115 年度試卷上的標示，各章配分是逐題分類後加總的。如果發現有誤，歡迎來信指正。
最後更新：2026-10-23