107 中興資工所考古題詳解｜硬體考點分析

題型與配分

全卷 4 頁、100 分，不得使用計算機。112 年以前硬體沒有獨立考科，在資訊概論的 PART 2、PART 3，與 PART 1（軟體）合印成同一份卷子。

PART 2 作業系統考點（25%）

• 第 1 題（8%）｜四個 process 的到達時間、burst time、priority 如下表，分別用 (a) FCFS、(b) SJF、(c) priority scheduling、(d) RR（quantum = 5）求執行順序與 average time

• 第 2 題（9%）｜P0–P3 四個 process、A B C D 四種資源，Available 為 1 4 2 3。(a) 4% 寫出 Need 矩陣；(b) 5% 系統是否處於 safe state，是的話要寫出細節，不是的話說明原因

• 第 3 題（8%）｜int A[100][100];，每個整數 4 bytes，A[0][0] 在位址 1,600，頁面大小 1,600，操作矩陣的小程式在 page 0（位址 0 到 1,599），所以每次取指令都在 page 0。共 3 個 frame，frame 1 放著這個程式、另外兩個起初是空的，採 LRU replacement，array 以 row 為單位存放。分別求兩段初始化迴圈產生的 page fault 數：(a) 外層 i、內層 j 的 A[i][j] = 0;；(b) 外層 j、內層 i 的 A[i][j] = 0;

PART 3 計算機組織考點（25%）

• 第 1 題（10%）｜是非題五小題：(a) carry lookahead adder 的成本總是高於 ripple carry adder；(b) pipelining 是讓 memory hierarchy 運作良好的關鍵因素；(c) static multiple issue 能提高潛在的 ILP；(d) 磁碟的 MTTF 是可靠度指標，可以用 fault forecasting 改善 MTTF；(e) 使用 branch target buffer 會提高 branch prediction 的準確度
• 第 2 題（15%）｜簡答：(a) 什麼是 immediate addressing mode；(b) 畫出 2-bit branch prediction 的 state diagram；(c) 程式 P 有 N 道指令，load 與 store 佔 35%，instruction cache miss rate 2%、data cache miss rate 5%，miss penalty 分別為 80 與 100 個週期，求程式 P 的記憶體 stall 週期總數

作答時要注意的地方

1. PART 2、PART 3 卷面都沒有標示倒扣。
2. PART 2 第 1 題只寫 average time，沒有指明是 waiting time 還是 turnaround time；SJF 與 priority 也沒有指明是否 preemptive，priority 沒有說明數字大小與優先順序的對應。P1 與 P2 的 priority 相同。
3. PART 2 第 1 題四種演算法都要寫出執行順序，不只是平均值。
4. PART 2 第 2(b) 題要求 safe 時寫出細節、不是 safe 時說明原因，只寫結論不夠。
5. PART 2 第 3 題的 frame 1 一開始就放著程式所在的 page 0，每次取指令都在 page 0。
6. PART 3 第 2(c) 題只給指令數 N，沒有給 N 的數值。

準備方向

• scheduling：107 PART 2 第 1 題，軟體 109 第 10 題、110 第 1-D 題、111 第 6-III 題、113 第 3 題、114 第 15、16 題與問答第 1 題、115 第 14 題也有。
• Banker's algorithm：107 PART 2 第 2 題是四種資源，113 第 6 題也是四種資源，115 第 8 題是三種資源。
• page replacement 與 page fault 數：107 PART 2 第 3 題，112 第 1、2 題、113 第 7 題、114 第 14 題與問答 2、115 第 9 題也要算 page fault。
• 2-bit branch prediction：107 PART 3 第 2(b) 題畫 state diagram，108 第 (4) 題追蹤預測結果。
• addressing mode：107 PART 3 第 2(a) 題，108 第 (3) 題、109 第 2 題也有。
• 記憶體 stall 與 CPI：107 PART 3 第 2(c) 題，106 PART 3 第 3 題、108 第 (5) 題、113 第 16 題、114 第 18 題也有。
• ILP 與多發射：107 PART 3 第 1(c) 題，114 第 17 題、115 第 3 題與問答第 2 題考 superscalar 與 IPC。
• adder：107 PART 3 第 1(a) 題，109 第 4(b) 題考 full adder、113 問答第 1 題考 adder-subtractor。