108 中興資工所考古題詳解｜硬體考點分析

題型與配分

全卷 5 頁，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，與 PART 1（軟體）合印成同一份卷子。

PART 2 計算機組織考點（50%，10 題單選）

• 第 (1) 題｜效能方程式 CPU time = Instruction count × CPI × Clock cycle time 中，Clock cycle time 會受哪個因素影響：Machine language、Cycles per instruction、Instruction level parallelism、Instruction set architecture
• 第 (2) 題｜程式 P 在 clock 2 GHz 的電腦 A 上跑 20 秒，要設計電腦 B 讓 P 跑 10 秒，B 的 clock 可大幅提高，但 P 需要的 clock cycle 數是 A 的 1.5 倍，求 B 的 clock rate
• 第 (3) 題｜關於 addressing mode 哪個敘述是錯的：PC-relative、register indirect、immediate、base 或 displacement
• 第 (4) 題｜分支結果 T-T-N-T-T-N-T，2-bit predictor 初始為 weakly predict not taken，預測對幾次、錯幾次
• 第 (5) 題｜clock 2 GHz，所有參考都在 primary cache hit 時 base CPI 為 1.0，main memory 存取時間 100 ns（含所有 miss 處理），primary cache 每指令 miss rate 2%，求總 CPI
• 第 (6) 題｜關於 reservation station 哪個敘述為真，四個選項分別描述四種硬體結構
• 第 (7) 題｜cache 容量 64K words、block 8 words、word 為 4 bytes、32 位元位址、8-way set associative，求 tag 長度
• 第 (8) 題｜f(x₁, x₂, x₃) = Σm(1, 2, 3, 5) 的最簡 SOP 式
• 第 (9) 題｜哪個敘述不是 cache write-back 的關鍵特性
• 第 (10) 題｜記憶體單元讀寫 200 ps、ALU 與 adder 100 ps、register file 讀寫 50 ps，求 R-type、Load word、Jump 三類指令的總執行時間

作答時要注意的地方

1. 答錯一題倒扣 3 分、空白 0 分，PART 1 卷面沒有標示倒扣，同一份卷子兩段規則不同。
2. 第 (4) 題的 predictor 初始狀態是 weakly predict not taken。
3. 第 (5) 題給的是 main memory 存取時間 100 ns 與 clock 2 GHz。
4. 第 (7) 題 cache 容量以 word 計，每個 word 為 4 bytes。
5. 第 (9) 題問的是不是 write-back 關鍵特性的敘述。
6. 第 (10) 題要分別求 R-type、Load word、Jump 三類指令。

準備方向

• 效能方程式與 clock rate：108 第 (1)、(2) 題，112 第 16 題也有每秒指令數的比較。
• 2-bit branch prediction：108 第 (4) 題。
• 含 cache miss 的總 CPI：108 第 (5) 題，113 第 16 題、114 第 18 題也有。
• reservation station 與 reorder buffer：108 第 (6) 題，111 第 5-II 題、114 第 20 題、115 第 4 題也有。
• tag 位元數：108 第 (7) 題，110 第 3-B 題（TLB tag）、111 第 8-III 題、114 第 22 題也有。
• Karnaugh map 與邏輯化簡：108 第 (8) 題，109 第 4(b) 題、113 問答第 1 題也有邏輯設計。
• cache 寫入政策：108 第 (9) 題，112 第 24 題、115 問答第 1 題也有。
• single-cycle datapath 各類指令的執行時間：108 第 (10) 題。