113 中央資工所考古題詳解｜硬體考點分析

題型與配分

全卷 6 頁、20 題、100 分，禁用計算器。

計算機組織考點（1–10）

• 第 1 題（5%，全對才給分）｜L1 存取時間 C ns、main memory（L2）存取時間 M ns，80% 的存取是讀、20% 是寫，讀取 hit rate 為 H、寫入 hit rate 為 1，採 write-through，問平均記憶體存取時間（AMAT）的式子
• 第 2 題（5%）｜哪些因素影響 cache 效能：cache 容量、associativity、cache line 大小、CPU clock rate、以上皆是
• 第 3 題（5%）｜non-volatile 儲存：斷電後是否保留資料、是否主要用於暫存資料、例子含硬碟與 SSD、存取時間是否比 cache 快、以上皆是
• 第 4 題（5%）｜MMU 的職責：管理 cache 中的資料、virtual address 轉成 physical address、控制指令流向 CPU、組織 main memory 中的資料、以上皆是
• 第 5 題（5%）｜direct-mapped、set associative 與 fully associative cache：direct-mapped 是否只有一個 set、set associative 的 block 能否放在特定 set 內的任一 line、fully associative 是否為每個 block 提供專屬的 line、direct-mapped 的 hit rate 是否較低、以上皆是
• 第 6 題（5%）｜CPU pipeline：是否同時執行多道指令以提高 throughput、是否消除所有 control hazard、指令重疊是否造成 data hazard、是否不影響 clock cycle、pipeline 深度與單一指令延遲是否成反比
• 第 7 題（5%）｜virtual memory：physical memory 是否可視為磁碟的 cache、TLB 是否用來降低 page table 存取時間、page fault 的觸發條件、demand paging 是否可能造成 thrashing、virtual memory 是否支援 process 隔離與記憶體保護
• 第 8 題（5%）｜cache 的特性：延遲是否低於 main memory、是否用 SRAM、容量是否大於 main memory、是否體現 temporal 與 spatial locality、內容是否為 main memory 資料的子集
• 第 9 題（5%）｜MIPS ISA 的特徵：大量複雜指令、register-to-register 運算格式、單一累加器、delayed branch、固定長度的指令編碼
• 第 10 題（5%）｜SIMD 平行：是否對多筆資料執行不同指令、是否適合規則的資料型態、是否常用於 vector processor、是否通常由多個處理器處理同一件工作、是否常實作在 GPU

作業系統與安全考點（11–20）

• 第 11 題（5%）｜硬體沒有 privileged mode 時，如何保持 OS 隨時掌控：軟體詮釋所有使用者程式、全部以高階語言撰寫並由編譯器產生保護檢查、雲端伺服器執行程式、開放原始碼的使用者程式、ROM-based 的作業系統
• 第 12 題（5%）｜決定頁面大小要考慮什麼：page table 大小、fragmentation、I/O 開銷、page fault 次數
• 第 13 題（5%）｜參考串 7, 2, 3, 1, 2, 5, 3, 4, 6, 7, 7, 1, 0, 5, 4, 6, 2, 3, 0, 1，demand paging、三個 frame，LRU、FIFO、Optimal 各發生幾次 page fault
• 第 14 題（5%）｜container 與 virtual machine：container 是否含完整的 guest OS、同一台機器上的 container 是否共用 kernel、VM 是否以使用者空間的隔離 process 執行、container 是否比 VM 輕量
• 第 15 題（5%）｜分離 mechanism 與 policy 的目的：易於程式設計、系統易於修改、彈性、提高使用率、快速回應
• 第 16 題（5%）｜RAID 與 inverted page table：RAID 要解決的問題、RAID 5 能容忍幾顆磁碟故障、inverted page table 的目的、inverted page table 是否為每個虛擬頁各有一個 entry
• 第 17 題（5%）｜contention scope、priority inversion 與 race condition：process-contention scope 的定義、PCS 是否 preempt 目前執行的 thread、priority inversion 的定義、race condition 的定義
• 第 18 題（5%）｜scheduling 與 page table：工作長度相同且 RR time quantum 遠小於工作長度時，RR 與 FIFO 的平均 turnaround time、SJF 是否可以是 preemptive、multilevel queue 的每個 queue 是否各有 scheduling 演算法、virtual address 位元數固定時 page table 大小與頁面大小的關係
• 第 19 題（5%）｜valid-invalid bit 是否用來降低頁面傳輸的開銷、monitor 內同時能有幾個 process 活躍、Banker's algorithm 是否為 deadlock prevention 技術、copy-on-write 是否讓 process 建立更有效率
• 第 20 題（5%）｜資訊安全與網路：ISO/IEC 27001 是否為管理資訊安全的國際標準、DoS 攻擊是否為中間人攻擊的一種、IPSec 是否用 TLS 提供網路安全、nslookup 是否用來查 DNS 的網域名稱與 IP 位址對應

作答時要注意的地方

1. 只有第 1 題是全對才給分（卷面沒有寫倒扣），第 2–20 題逐選項倒扣。
2. 第 11–15 題與 107–110 年的題目相同。
3. 第 13 題的參考串與 108 年第 16 題相同。
4. 第 2、3、4、5 題的選項含「以上皆是」。

準備方向

• write-through 的 AMAT 式子（113 第 1 題），112 第 9 題同型。
• cache 與 memory hierarchy 的概念題（113 第 2、5、8 題），109、110、112、115 也有。
• pipeline 的效益與 hazard（113 第 6 題），107 第 14 題、109 第 17 題、112 第 4 題也有。
• virtual memory 與 TLB（113 第 7 題），108、109、110、111、114、115 也有。
• MIPS ISA（113 第 9 題），109 第 18 題、112 第 3 題也有。
• 無 privileged mode 如何做出安全的 OS（113 第 11 題），106 第 7 題、107 第 10 題、108 第 12 題、112 第 20 題也有。
• 頁面大小（113 第 12 題），110 第 11 題同型。
• LRU、FIFO、Optimal 的 page fault 數（113 第 13 題），108 第 16 題、109 第 7 題、111 第 6 題也有。
• container 與 virtual machine（113 第 14 題），110、111、114 也有。
• policy 與 mechanism（113 第 15 題），106 第 12 題、107 第 9 題、114 第 17 題也有。
• contention scope（113 第 17 題），111 第 16 題、114 第 18 題也有。
• 頁面大小與 page table 大小（113 第 18 題），108、109、110、114 也有。
• Banker's algorithm 與 monitor（113 第 19 題），106、108、109、110、114 也有 Banker's algorithm。
• 資訊安全（113 第 20 題），114、115 也有。