113 中央資工所硬體考點分析

題型與配分

所別「資工類」，科目：作業系統與計算機組織，全卷 100 分、6 頁、20 題。本科考試禁用計算器。

只有第 1 題是「全對才給分」，其餘 19 題全部逐選項倒扣。這個「一題獨立成一個大題」的設計在中央硬體十年裡只出現過這一次——實際效果是第 1 題不倒扣，可以放心猜。

這一年沒有任何一題需要算出數值（第 1 題是代數推導、其餘全是敘述判斷），是中央硬體十年裡計算量最低的一份。

OS 與計組的比重：計組 50%（第 1–10 題）、OS 45%（第 11–19 題）、資訊安全與網路 5%（第 20 題）。前十題純計組、後十題純 OS，切分與 107、110 一樣乾淨。

OS 段有五題是前幾年的原題重出（第 11、12、13、14、15 題），合計 25 分。

計算機組織考點（1–10）

• 第 1 題（5%，全對才給分）｜write-through 的 AMAT 代數式：L1 存取 C ns、主記憶體 M ns、80% 讀取、20% 寫入，讀取命中率 H、寫入命中率為 1。與 112 年第 9 題是同一題，只改了讀寫比例。推導要把讀取命中、讀取失誤、寫入三種情境各自的時間想清楚再加權
• 第 2 題（5%）｜哪些因素影響快取效能：選項有快取容量、關聯度、快取列大小、CPU 時脈頻率、All of the above。要區分「影響快取命中行為」與「影響整體效能」。注意「All of the above」在逐選項計分下也是一個要獨立判斷的選項
• 第 3 題（5%）｜非揮發性儲存的特性——涵蓋 斷電後的資料保留、用途是暫存還是長存、具體例子、與快取的存取時間比較
• 第 4 題（5%）｜MMU 的職責——選項拿快取管理、指令派送、主記憶體資料組織來混淆。要能一句話說出 MMU 負責的那件事
• 第 5 題（5%）｜三種對映方式——全題的核心是把「set 數」與「每個 set 幾路」這兩個維度分清楚，選項就是拿直接對映與全關聯在這兩個維度上的描述互換。另外還問全關聯是「專屬一列」還是「可放任一列」、三者的命中率高低
• 第 6 題（5%）｜管線——涵蓋 管線帶來的效益、它能不能消除「所有」控制危障、指令重疊會產生哪一類危障、管線暫存器對時脈週期的影響、管線深度與單一指令延遲的關係是正比還是反比。「所有」這種絕對用語與正反比的方向，是兩個判斷點
• 第 7 題（5%）｜虛擬記憶體——涵蓋 實體記憶體與磁碟的階層關係、TLB 的作用、頁錯誤的觸發條件、需求分頁與輾轉現象、虛擬記憶體對程序隔離的貢獻。都是課本的基本概念
• 第 8 題（5%）｜快取記憶體的特性——涵蓋 與主記憶體的延遲與容量比較、用的是哪一種記憶體元件、它體現了哪些區域性原則、內容與主記憶體的關係。順著記憶體階層的通則就能判斷
• 第 9 題（5%）｜MIPS ISA 的特徵——涵蓋 指令集複雜度、運算格式、用單一累加器還是通用暫存器組、延遲分支、指令編碼長度。選項裡混了描述其他架構風格的敘述，要能分辨 RISC、CISC、累加器架構
• 第 10 題（5%）｜SIMD 平行——先把 SIMD 四個字母的意思拆開，再判斷選項的描述是不是 SIMD、還是其實在描述 Flynn 分類裡的另一種。其餘涵蓋適用的資料模式與常見的實作載體

作業系統考點（11–20）

• 第 11 題（5%）｜硬體無特權模式時如何維持掌控：與 108 年第 12 題一字不差（連選項 E 的「ROM-based operating system」都一樣）。這是這個考點在中央硬體的第五次出現（106 第 7、107 第 10、108 第 12、112 第 20、113 第 11）
• 第 12 題（5%）｜決定頁面大小要考慮什麼：與 110 年第 11 題一字不差
• 第 13 題（5%）｜LRU／FIFO／Optimal 的頁錯誤數：參考串 7,2,3,1,2,5,3,4,6,7,7,1,0,5,4,6,2,3,0,1、三個頁框。與 108 年第 16 題一字不差（連參考串都一樣）
• 第 14 題（5%）｜容器與虛擬機：與 110 年第 14 題一字不差
• 第 15 題（5%）｜分離 mechanism 與 policy 的目的：與 107 年第 9 題一字不差
• 第 16 題（5%）｜RAID 與反轉頁表——涵蓋 RAID 要解決什麼問題、RAID 5 能容忍幾顆磁碟故障、反轉頁表的目的、反轉頁表是為「每個虛擬頁」還是「每個實體頁框」建條目。最後一項是全題核心：想清楚反轉頁表「反轉」的是什麼、以及它為什麼能變小
• 第 17 題（5%）｜競爭範圍、優先權反轉與競爭條件——涵蓋 PCS 與 SCS 各自描述哪一層的競爭、PCS 的搶占行為、優先權反轉的定義、競爭條件的定義。111 年第 16 題也考過同一組對應
• 第 18 題（5%）｜排程與頁表大小——涵蓋 工作長度相同且時間量子很小時，RR 與 FIFO 的平均周轉時間誰好、SJF 有沒有可搶占的版本、多層佇列的每個佇列能不能各用一種演算法、頁面大小與頁表大小的方向。最後一項與 109 第 9 題、110 第 10 題同一個考點，第三次出現
• 第 19 題（5%）｜位元、monitor、銀行家與 COW——涵蓋 減少頁面傳輸開銷的是 valid bit 還是 dirty bit、monitor 內同時能有幾個程序活躍、銀行家演算法屬於死結預防還是避免、copy-on-write 對程序建立的幫助。銀行家的歸類在 106 第 13、109 第 11、110 第 13 題都考過，這是第四次
• 第 20 題（5%）｜資訊安全與網路——涵蓋 ISO/IEC 27001 規範什麼、DoS 攻擊的歸類、IPSec 與 TLS 的關係、nslookup 的用途。要分清各協定與工具所在的層級與類型

這份考卷的難點

1. 第 5 題有一個全卷最刁鑽的敘述，描述直接對映的「set 數」。直覺上很容易勾下去，要回到 set 與 way 的定義重新想一次。
2. 第 16 題的反轉頁表方向：選項的敘述讀起來非常自然，不回頭想「反轉頁表為什麼能省空間」就會被騙。
3. 第 17 題的 PCS 與 SCS 定義：111 年第 16 題已經考過同一組定義，沒練過的人很容易記反。
4. 95 分逐選項倒扣，而整份卷子有不少題目的正確選項數量偏多。這種設計對準備充分的人非常友善，對只有六成把握的人則是穩定失血——因為每個沒勾到的正確選項都是白白少拿的分。

準備建議

• 113 是中央硬體十年裡最容易靠「做過考古題」拿分的一份：第 11–15 題連續五題、合計 25 分全部是原題重出。106–110 的 OS 題務必練到滾瓜爛熟
• 第 1 題的 AMAT 代數推導與 112 年第 9 題同源，而且 113 這題「全對才給分、不倒扣」——一定要作答，不要因為推不出來就空白
• 十年反覆出現的「方向性陷阱」在這一年又出現好幾個，建議整理成對照卡：
• 反轉頁表的索引是什麼（113 第 16 題）
• PCS 與 SCS 的定義（113 第 17 題、111 第 16 題）
• 銀行家演算法的歸類（113 第 19 題、110 第 13 題、109 第 11 題、106 第 13 題）
• 頁面大小與頁表大小的關係（113 第 18 題、110 第 10 題、109 第 9 題）
• RAID 各等級的容錯能力要背。中央十年只考這一次，但各校都在考
• 計組段（1–10 題）全部集中在記憶體階層與快取，只有第 6、9、10 題離開這個主題。把 Patterson & Hennessy 的記憶體階層那一章讀透，這 50 分就拿得下來