108 中興資工所硬體考點分析

題型與配分

科目名稱：資訊概論，學系「資訊科學與工程學系－甲組」，本科目不得使用計算機，全卷 5 頁。

這一年的計分是中興硬體八年唯一的重倒扣：答錯一題扣 3 分。

四選一亂猜的期望值 = 0.25 × 5 + 0.75 × (−3) = 1.25 − 2.25 = −1 分 ⇒ 完全沒把握就該空白。

112 年以前中興甲組沒有獨立的硬體考科，計算機組織被包在「資訊概論」的 PART 2 裡，與軟體（PART 1）合印成同一份卷子。

PART 2：計算機組織（50%，10 題單選）

• (1)｜基本效能方程式 CPU time = 指令數 × CPI × 時脈週期 中，「時脈週期時間」會被什麼影響。考效能方程式三個因子各受哪些因素影響，四個選項（演算法、程式語言、編譯器、ISA）要逐一對應
• (2)｜時脈率反推：程式 P 在 2 GHz 的 A 機上跑 20 秒；要讓 B 機跑 10 秒，但 B 機需要 1.5 倍的時脈週期數，求 B 機的時脈率。要先把 A 機的總週期數算出來，再依「1.5 倍」與「目標時間」反推
• (3)｜關於定址模式哪個是錯的。四個選項各描述一種定址模式，立即定址的運算元放在哪裡是這題的關鍵
• (4)｜2-bit 預測器的預測結果：分支實際結果 T-T-N-T-T-N-T，預測器初始為「weakly predict not taken」，問預測對幾次、錯幾次。起始狀態是關鍵條件，要畫出四狀態圖逐步代入
• (5)｜含快取失誤的總 CPI：2 GHz、base CPI 1.0、主記憶體存取 100 ns、每指令失誤率 2%。失誤罰則要先從 ns 換算成 cycles
• (6)｜關於保留站（reservation station）哪個正確。四個選項分別描述了四種不同的硬體結構（保留站、BHT、ROB、TLB），要能精準分辨
• (7)｜tag 長度：快取 64K words、區塊 8 words、word 4 bytes、32-bit 位址、8-way。容量給的是 word 數，換算成位元組時別漏乘 4；8-way 會影響 set 數
• (8)｜f(x1,x2,x3) = Σm(1,2,3,5) 的最簡 SOP 式——要畫三變數卡諾圖化簡
• (9)｜哪個「不是」write-back 的關鍵特性。要分清「寫入命中時的策略」與「寫入失誤時的策略」是兩個獨立的維度
• (10)｜三類指令的總執行時間：記憶體單元 200 ps、ALU 與加法器 100 ps、暫存器檔 50 ps，求 R-type、Load word、Jump 的執行時間。要逐一想清楚每類指令實際經過哪些單元——Jump 最容易多算

這份考卷的難點

1. 答錯 −3 分的重倒扣讓「猜」變成負期望值。 四選一亂猜的期望值是 −1 分——這是中興硬體八年唯一一次出現這種設計，而且與同一份卷子的 PART 1（軟體、不倒扣）規則相反。
2. 第 (4) 題的 2-bit 預測器要從「weakly predict not taken」開始追蹤。 起始狀態不同，結果就完全不同。要畫出四個狀態的轉移圖再逐步代入。
3. 第 (10) 題要逐類判斷資料路徑的使用。 很多人會把所有指令都當成要走完整條路徑，Jump 最容易算錯。
4. 第 (6) 題把保留站、BHT、ROB、TLB 四個結構的定義放在一起，四個選項各描述其中一個。要能精準區分。

準備建議

• 進場第一件事是看計分規則。 中興的資訊概論 PART 1 與 PART 2 計分方式不同——PART 1 不倒扣、PART 2 答錯 −3。同一份卷子裡兩種規則
• 重倒扣下的下注策略：四選一亂猜期望值 −1 分；能刪掉兩個選項後（二選一）期望值 = 0.5×5 + 0.5×(−3) = +1 分 ⇒ 至少要能刪到剩兩個才值得猜
• 時脈率反推題（第 2 題）的固定套路：先算出原機的總週期數，再依新機的條件反推
• 2-bit 預測器的狀態追蹤（第 4 題）要練到能快速畫出四狀態圖並逐步代入。起始狀態（strongly / weakly）是關鍵條件
• 單週期各類指令的執行時間（第 10 題）要能說出每類指令走過哪些單元：R-type、Load、Store、Branch、Jump 五類各自不同
• 保留站、BHT、ROB、TLB 四個緩衝結構的定義（第 6 題）要能互相區分