112 中興資工所考古題詳解｜硬體考點分析

題型與配分

全卷 6 頁，不得使用計算機。共 25 題，每題都是單選題，每題 4 分，答錯該題倒扣 1 分，請於答案卡上作答，否則不予計分。112 年起硬體獨立成科，不再包在資訊概論裡。

第 7 題直接用中文出題。

記憶體與分頁（第 1、2、5、6、25 題）

• 第 1 題｜20 個頁面參考、3 個 frame、frame 起初為空，LRU replacement 演算法的 page fault 次數
• 第 2 題｜接續第 1 題，同一條參考串與 3 個 frame，Optimal replacement algorithm 的 page fault 次數
• 第 5 題｜記憶體映射與 TLB 的綜合判斷，找出錯誤的敘述：page table 放在記憶體時的存取次數、沒有 ASID 時 TLB 對 context switch 的影響、memory-mapped file 是否必須呼叫 mmap()、system call 的 trap、inverted page table 是否需要 ASID
• 第 6 題｜valid/invalid bit 與 dirty bit 的設定者與查詢者，找出錯誤的敘述
• 第 25 題｜8 位元 logical address、32 bytes physical memory、頁面 4 bytes，給一張四項的 page table，判斷四個 address translation 的敘述何者錯誤

process 與執行緒（第 4、12、13、21–23 題）

• 第 4 題｜關於區域變數的敘述，找出錯誤的
• 第 12 題｜process 以 user level threading library 產生 20 條 user thread，對映到 10 條 kernel thread，在 8 核心電腦上執行，最多有幾條 user thread 能平行執行
• 第 13 題｜printf("a"); fork(); printf("b");，printf 的輸出立即顯示、沒有緩衝，判斷哪些是可能的輸出：a、ab、abb、aabb、abbb
• 第 21–23 題｜共用一段 C 程式（Program A，含 fork()、execlp()、wait()，全域變數 global_var 與區域變數 local_var）與一支 shell script（Program B，內容為 echo "$0"）：
• 第 21 題｜螢幕上會印出幾個 "k"
• 第 22 題｜除了 "k" 之外，螢幕上還會印出什麼
• 第 23 題｜程式執行完之後 Program A 中 local_var 的值

計算機組織（第 15–20、24 題）

• 第 15 題｜pipeline、移位指令、forwarding、capacity miss 的四個敘述，找出錯誤的
• 第 16 題｜三顆執行相同 instruction set 的處理器：P1 為 3 GHz、CPI 1.5，P2 為 2.5 GHz、CPI 1.0，P3 為 4.0 GHz、CPI 2.2，哪一顆的每秒指令數最高
• 第 17 題｜32 位元 two's complement 1111 1111 … 1100 的十進位值
• 第 18 題｜硬體不支援預定同時執行的指令組合，使指令無法在該 clock cycle 執行，這叫什麼 hazard
• 第 19 題｜程式傾向參考鄰近最近存取項目的資料，這叫什麼 locality
• 第 20 題｜每個 block 有固定數量（至少兩個）位置可放的 cache，叫什麼
• 第 24 題｜關於寫入處理的敘述，找出錯誤的：write through、write back、coherence、write buffer

系統概念（第 3、7–11、14 題）

• 第 3 題｜system call 與 API 的差異，找出錯誤的敘述
• 第 7 題｜要求程式中某個變數的起始位址必須是 4 的倍數，實現這個要求的技術叫什麼
• 第 8 題｜多個 process 並行存取相同資料，結果取決於存取發生的順序，這叫什麼
• 第 9 題｜trap 與 interrupt 的觸發來源，找出錯誤的敘述
• 第 10 題｜semaphore 與 critical section、process 的 page table 與 inverted page table、read ahead 與 free behind、PCB 與 TCB 的敘述，找出錯誤的
• 第 11 題｜polling 與 interrupt 的比較，找出不正確的敘述
• 第 14 題｜DMA 的四個敘述有幾個為真：CPU 是否關心 DMA 傳輸所需時間、DMA 與 CPU 競爭記憶體 bus 的 cycle stealing、CPU 能否在 DMA 傳輸時平行做其他事、DMA 能否卸載大量複製與 scatter-gather 這類記憶體操作

作答時要注意的地方

1. 答錯倒扣 1 分，請於答案卡上作答。
2. 第 1、2 題各 20 個頁面參考，要各跑一次 replacement 模擬。
3. 第 21–23 題共用同一段程式，三題連動。
4. 第 12 題問的是同時平行執行的上限。
5. 第 13 題假設輸出立即顯示、沒有緩衝。
6. 禁用計算機，第 16 題的比較要手算。

準備方向

• page replacement 模擬：112 第 1、2 題，113 第 5、7 題、114 第 12、14 題與問答第 2 題、115 第 9 題也有。
• valid 與 dirty 位元：112 第 6 題，115 第 11 題也有。
• trap、interrupt 與 interrupt：112 第 9 題，114 第 4 題也有；115 第 7 題考 system call。
• fork 與 exec 的 process 追蹤：112 第 13、21–23 題，110 第 2-A 題、113 第 4 題、115 第 13 題也有。
• 每秒指令數的比較：112 第 16 題，108 第 (1)、(2) 題也有效能公式。
• cache 寫入政策：112 第 24 題，108 第 (9) 題、115 問答第 1 題也有。
• paging address translation：112 第 25 題，110 第 3-A 題、111 第 6-I 題也有 page table。
• synchronization 與 critical section：112 第 10 題，111 第 5-III 題、113 第 8、9 題、114 第 13 題也有。
• polling、interrupt 與 DMA：112 第 11、14 題，111 第 4-II、4-III 題也有。
• structural hazard、temporal 與 spatial locality：112 第 18、19 題，110 第 4-A 題、115 第 2 題也有 pipeline 與 cache 的觀念題。