114 中興資工所硬體考點分析
三個大題三種倒扣（−1／−2／−3）。第一大題整段照抄 Stallings 課本、第二大題三題全是印度 GATE 考古題。
題型與配分
科目名稱：計算機組織與作業系統，系所「資訊工程學系 甲組」，本科目不得使用計算機，全卷 8 頁（另有 1 頁考生注意事項）。
| 大題 | 題號 | 配分 | 每題 | 計分 |
|---|---|---|---|---|
| 一 | 1–13 | 26 分 | 2 分 | 沒作答不給分、答錯倒扣 1 分，最多扣至本大題 0 分 |
| 二 | 14–16 | 12 分 | 4 分 | 沒作答不給分、答錯倒扣 2 分，最多扣至本大題 0 分 |
| 三 | 17–22 | 30 分 | 5 分 | 沒作答不給分、答錯倒扣 3 分，最多扣至本大題 0 分 |
| 四 | 1–4 | 32 分 | 6 / 6 / 8 / 12 分 | 計算問答題，答案卷作答 |
114 年是中興硬體八年裡唯一「三個大題三種倒扣」的卷子——−1、−2、−3 各一個大題。每翻一頁就要重新確認現在是哪一段的規則。
三個大題的亂猜期望值：
| 大題 | 每題分數 | 答錯 | 四選一亂猜期望值 |
|---|---|---|---|
| 一（1–13） | 2 | −1 | 0.25×2 + 0.75×(−1) = −0.25 分 |
| 二（14–16） | 4 | −2 | 0.25×4 + 0.75×(−2) = −0.5 分 |
| 三（17–22） | 5 | −3 | 0.25×5 + 0.75×(−3) = −1.0 分 |
⇒ 三個大題全都是「亂猜必虧」，而且愈後面愈虧。第一大題只要刪掉一個選項（變成三選一），期望值就不再是負的——第一大題只要能刪掉一個選項就該賭；第三大題要刪到剩兩個才划算。
第一大題（第 1–13 題）的用詞全部來自 Stallings《Operating Systems: Internals and Design Principles》——
fetch policy／placement policy／replacement policy／resident set management、micro-kernel、A direct method of deadlock prevention is to prevent the occurrence of...都是該書的原句。題型是「配對題」與「True/False 組合題」，跟 Silberschatz 系統的考法完全不同。
第二大題（第 14–16 題）三題全部是印度 GATE 的考古題（Belady 逆序存取、LRTF 排程、SRTF 上下文切換次數）。這三題是全卷單題分數第二高又最花時間的一段。
OS 與計組的比重：第 1–16 題（一、二大題 38 分）＋問答第 1、2 題（12 分）＝ 50 分全是作業系統；第 17–22 題（30 分）＋問答第 3、4 題（20 分）＝ 50 分全是計算機組織。又是乾淨的 50／50。
第一大題：Stallings 式基本觀念（第 1–13 題，每題 2 分，答錯 −1）
13 題全部是定義、配對與 True/False 組合題，沒有一題要計算。
| 題號 | 考點 | 要注意的地方 |
|---|---|---|
| 1 | 記憶體管理的定義 | 從「把主記憶體當成資源配置給多個活躍程序共享」這句敘述反推是哪一項管理功能 |
| 2 | 多執行緒的適用場合 | 兩句 True/False，圍繞「工作彼此獨立」與伺服器處理大量請求 |
| 3 | 檔案管理的範圍 | Disk scheduling 屬於「大量儲存體／I/O 管理」還是「檔案管理」——全題唯一的判斷點 |
| 4 | Interrupt／Trap／Supervisor Call 三者配對 | 與 112 年第 9 題（trap 由誰觸發）是同一觀念的不同考法 |
| 5 | Stallings 的四個分頁策略 | fetch／placement／replacement／resident set management 要一起記，四個名詞會互相當誘答 |
| 6 | 微核心留下哪些功能 | 要知道微核心把哪些服務移出核心、只保留什麼 |
| 7 | 死結四條件配對 | 互斥／持有並等待／不可搶占三者的敘述對應 |
| 8 | 死結預防最直接的著力點 | 四個條件裡有一個是很難破壞的，要想清楚是哪一個 |
| 9 | 分頁與分段的差異 | 兩句 True/False，圍繞「固定大小」與「大小不一」 |
| 10 | 檔案系統的區塊大小取捨 | 區塊大小對吞吐量與空間利用率的影響要分開想 |
| 11 | 使用者層 vs 核心層執行緒 | 「阻塞一條執行緒會不會拖垮同程序其他執行緒」在兩種模型下的答案。與 113 年第 2 題連兩年考 |
| 12 | Belady 異常與其成因 | 兩句敘述要各自判斷，還要再判斷「缺乏區域性」是不是成因。與 113 年第 5 題是一體兩面 |
| 13 | test-and-set 的臨界區解法 | 核心是 deadlock-free 與 starvation-free 的區別 |
第 4–8 題的用詞全部是 Stallings 的原句。 這五題 10 分只要把課本的分類表背熟就是送分，但用 Silberschatz 的詞彙去想反而會卡住。
第二大題：GATE 式計算題（第 14–16 題，每題 4 分，答錯 −2）
三題全部是印度 GATE 的原題，題型在台灣考古題裡少見。
- 14｜FIFO、4 個頁框。先依序存取 100 個相異頁面，再依「相反順序」存取同樣的 100 頁，問共幾次頁錯誤
- 全部的戲在「倒轉的那一瞬間」：要想清楚第一輪結束時頁框裡留著哪幾頁，跟第二輪一開始要存取的是哪幾頁
- 選項裡放著「直覺答案」，憑直覺作答會中招
- 不必模擬 200 次，把轉折點附近的狀態畫出來就夠
- 15｜LRTF（最長剩餘時間優先），三個程序同時到達、平手時 id 小的優先，求平均周轉時間
- LRTF 是可搶占的，每個時間單位都要重新比一次 ⇒ 必須畫成逐格的表，心算一定錯
- 平手規則真的會用到，而且不只一次
- 16｜三個 CPU-intensive 程序在不同時間到達，SRTF 排程，問需要幾次上下文切換（不算 t=0 與最後）
- 陷阱是「以為有新程序到達就會切換」——要逐一檢查每次到達時，新到達者的 burst 跟目前程序的剩餘時間誰短
第三大題：計算機組織（第 17–22 題，每題 5 分，答錯 −3）
| 題號 | 考點 | 要注意的地方 |
|---|---|---|
| 17 | 超純量架構的主要好處 | 要分辨三件事：超純量、超管線、SIMD。四個選項就是拿這三者互相混淆 |
| 18 | 記憶體停頓週期總數（給 load/store 比例、兩層快取的失誤率與罰則） | 指令快取與資料快取兩項的乘法因子不同。漏掉或多乘那個比例，都有對應的誘答在等 |
| 19 | DRAM 為什麼需要 refresh | 「它是揮發性記憶體」是漂亮的誘答——想想 SRAM 也是揮發性的。真正的原因要從儲存元件的物理特性去找 |
| 20 | 重排序緩衝區（ROB）的職責 | 要分清保留站（RS）與 ROB 各自負責什麼，選項最愛把兩者職責對調。與 115 年第 4 題互補 |
| 21 | 由有效 CPI 反推 base CPI | 題目給的「100 條指令」是干擾資訊——想想 CPI 是什麼樣的量 |
| 22 | 由快取容量、關聯度、區塊大小求 tag 位元數 | 兩種常見錯法：忘記先除以關聯度、或把路數當成 index 的一部分去減 |
第四大題：計算問答題（32%）
- 問答 1（6%）｜CPU 閒置比例：三個程序同時到達，各自把執行時間切成「前段 I/O → 計算 → 後段 I/O」，採最短剩餘計算時間優先，I/O 可以完全重疊
- 「I/O 可以完全重疊」這個條件很關鍵，不要把 I/O 排成序列
- 要同時畫 CPU 與三條 I/O 時間軸，找出 CPU 在哪些時段閒著
- 分母是整個工作全部結束的時刻，要算到最後一段 I/O 做完
- 問答 2（6%）｜同一條參考串同時跑 LRU、FIFO、OPT
- 三種要分開畫三張表，共用一張一定會亂
- 算完之後比一比三者的頁錯誤數，這條參考串是刻意挑過的，與 113 年第 5 題的觀念有關
- 問答 3（8%）｜把一個 8 位 hex 值當成 IEEE 754 單精度浮點數，求十進位值
- 切位元的格式與 bias 要記熟，記錯整題就偏掉
- 實務技巧：先把前幾個 hex digit 攤成二進位，就能讀出符號與指數
- 問答 4（12%）｜填一張 MESI 四狀態表（全名、clean/dirty、single/multiple）— 全卷配分最高的一題
- 四個狀態要能從「有沒有被改過」與「是不是獨佔」兩個維度去區分
- I 那一列最容易失分：要想清楚一條無效的快取線談不談得上 clean 或 dirty，寫法要能自圓其說
- 能順便說出 E 狀態存在的理由是加分項
- 115 年第 6 題又考了一次 MESI（狀態轉移），連兩年
這份考卷的難點
- 三個大題三種倒扣，而且「沒作答不給分」寫在每一段開頭。 第一大題 13 題只值 26 分卻佔掉大量作答時間，第三大題每題 5 分、答錯 −3，單題分差高達 8 分。時間與風險的分配要先想清楚：第一大題快快掃過、第三大題每一題都要想到有把握。
- 第 14 題的「倒轉瞬間」是整卷最容易算錯的一題。 選項裡就放著直覺答案。
- 第 15 題的 LRTF 要逐個時間單位模擬，而且平手規則真的會用到——不只一次。寫成逐格的表慢慢推，心算一定會錯。
- 第 18 題的兩項停頓要乘不同的因子，這是本題唯一的考點。
- 問答第 4 題 12 分只是填一張四列的表，是全卷 CP 值最高的一題——但 I 那一列怎麼寫最容易失分。
- 問答第 1 題要同時追蹤 CPU 與三條可重疊的 I/O 時間軸，分母算錯就整題錯。
準備建議
- Stallings 與 Silberschatz 兩套術語都要會。 114 年第一大題整段是 Stallings 的詞彙（fetch/placement/replacement policy、resident set management、micro-kernel 的功能切分），而 113 與 115 年是 Silberschatz 的路數（銀行家演算法原表、
fork()追蹤）。中興兩本都會拿來出題 - GATE 考古題值得練。 114 年第 14–16 題三題全是 GATE 的原題（FIFO 的逆序存取、LRTF 平均周轉時間、SRTF 的上下文切換次數）。這三種題型在台灣的考古題裡不常見，但中興直接搬過來用
- Belady 異常要能兩面作答：113 年與 114 年第 12 題從不同的面向問，114 年還多問一層「缺乏區域性是不是成因」。判準是「該演算法是不是 stack algorithm」
- 三種頁面置換演算法要能對同一條參考串同時跑完。 114 年問答第 2 題一次要 LRU、FIFO、OPT 三個答案
- IEEE 754 單精度的欄位切法與 bias 必須熟到不用想
- MESI 四狀態連兩年考（114 問答 4、115 第 6 題），定義與轉移都要會
- 快取容量 → 組數 → index 位元數的換算要練到不出錯（第 22 題）
- 倒扣規則逐年不同：114 年是唯一一次「同一張卷子裡三段不同倒扣」。進場先花 30 秒把三個大題的規則抄在題目紙邊上