108 成大資工所考古題詳解｜硬體考點分析

題型與配分

全卷 3 頁、5 大題、100 分，不可使用計算機。

作答規定與 106、107 年相同：答案填進卷首指定的表格，於試題紙上作答者不予計分。這個表格格式用到 108 年，109 年起沒有再出現。

計算機組織考點

• 第 1 題（20%）｜同一組位址在兩種 cache 上的追蹤，字位址序列為 35, 149, 43, 90, 191, 91, 148, 14, 42, 190, 69, 15（12 個），cache 初始為空
• 第 1(1) 題（8%）｜direct-mapped、two-word blocks、總容量 16 words，對每個位址標出 tag、index 與 hit 或 miss
• 第 1(2) 題（8%）｜4-way set associative、two-word blocks、總容量 16 words，同樣標出 tag、index 與 hit／miss，用 LRU replacement
• 第 1(3) 題（4%）｜算兩種 cache 的 AMAT：direct-mapped 的 hit time 1 cycle、4-way 的 hit time 2 cycles，main memory 都是 200 cycles
• 第 2 題（15%）｜多核與 SIMD 的 speedup：程式分成 T1（2 ms，初始化）、T2（8 ms，雙層迴圈 Y[j][i] = Y[j-1][i-1] + 2）、T3（16 ms，雙層迴圈 X[i][j] = Y[j][i] * 5）、T4（2 ms，收尾），總共 28 ms
• 第 2(1) 題（6%）｜四核處理器的 speedup
• 第 2(2) 題（6%）｜單核加 8 寬 SIMD 的 speedup
• 第 2(3) 題（3%）｜哪個處理器較快，為什麼
• 第 3 題（15%）｜五個是非題，要說明理由，各 3%
• 第 3(1) 題｜「圖形應用效能較高，是因為 GPU 卡上的 DRAM 減少了記憶體延遲」
• 第 3(2) 題｜「可以為電腦叢集建立共享記憶體來交換資料」
• 第 3(3) 題｜「GPU 總是比 CPU 快，代價是功耗較高」
• 第 3(4) 題｜「兩層快取下，第一層著重 miss rate、第二層著重 hit time」
• 第 3(5) 題｜「加法的結合律對整數與浮點數都成立」

作業系統考點

• 第 4 題（20%）｜TLB reach、磁碟效能與頁面大小：64 個 TLB entry、硬碟 5400 RPM、每軌 40 個 sector、sector 512 bytes、存取延遲 10 ms、seek time 30 ms
• 第 4(1) 題（4%）｜1 KB 頁與 4 KB 頁的 TLB reach
• 第 4(2) 題（4%）｜磁碟 transfer rate
• 第 4(3) 題（4%）｜兩種頁面大小下，一次 page fault 的 I/O 時間
• 第 4(4) 題（8%）｜傳輸同樣 4 KB 資料時，兩種頁面大小的 I/O 時間
• 第 5 題（30%）｜real-time system 的事件延遲
• 第 5(1) 題（10%）｜影響事件延遲的兩種延遲是什麼
• 第 5(2) 題（5%）｜preemptive 或 non-preemptive scheduling 哪一種延遲較低
• 第 5(3) 題（10%）｜四個 process 全部在時間 0 到達，burst 分別為 53、17、68、24，依 (2) 的答案在 FCFS 與 RR（time quantum 20 ms）之間選一個，算平均 waiting time 與平均 turnaround time
• 第 5(4) 題（5%）｜若用 FCFS schedule 這四個 process，可能有幾種不同的 scheduling

作答時要注意的地方

1. 答案填進卷首表格，於試題紙上作答不給分。
2. 第 3 題明訂要說明理由。
3. 第 5(3) 題的演算法要依第 5(2) 題的答案選。
4. 第 1 題給的是字位址。
5. 第 5 題 30 分，是全卷配分最高的一題。

準備方向

• direct-mapped 與 set associative 的 cache 追蹤、AMAT（108 第 1 題）；111 第 3 題延伸成三種組態。
• 多核與 SIMD 的 speedup：108 第 2 題、113 第 6 題。
• 多層 cache 各層的設計目標：108 第 3(4) 題、114 第 4(c) 題。
• TLB reach（108 第 4(1) 題）。
• 磁碟 transfer rate 與一次 I/O 的時間組成（108 第 4 題）。
• real-time system 的事件延遲與 FCFS、RR 的平均 waiting time（108 第 5 題）。
• floating point 運算的結合律（108 第 3(5) 題）。