106 師大資工所考古題詳解｜硬體考點分析

題型與配分

全卷 3 頁、10 大題、100 分，答案寫在答案卷上，卷面沒寫倒扣，沒有選擇題。卷面注意事項是「請依序在答案卷上作答，並標明題號，不必抄題」與「答案必須寫在指定作答區內，否則依規定扣分」。

計算機組織考點

• 第一題（6%，2 小題各 3%）｜把十六進位數 3A01 與 1FC6 轉成二進位
• 第二題（10%，5 小題各 2%）｜8 道 MIPS 指令（四道 LW、一道 SW、一道 SUB、兩道 ADD），CPU 有分開的指令與資料記憶體，執行共 16 個 clock cycle、cycle time 1 ns：(一) CPI (二) CPU 時間 (三) 指令記憶體的存取次數 (四) 資料記憶體的存取次數 (五) 找出所有用 ALU 計算資料存取位址的指令
• 第三題（12%，4 小題各 3%）｜cache 有 64 個 block、block size 64 bytes：(一) direct-mapped 時，byte address 16000 對到哪個 block (二) direct-mapped 時，byte address 32128 對到哪個 block (三) 改成 2-way set associative 時有幾個 set (四) 2-way set associative 時，byte address 16000 對到哪個 set
• 第四題（10%，2 小題各 5%）｜五級（IF、ID、EX、MEM、WB）MIPS pipeline，指令與資料記憶體分開，有 hazard detection 與 forwarding，沒有 structural hazard 與 cache miss，求下列序列所需的 clock cycle 數：(一) 兩道 ADD，第二道用到第一道的結果 (二) 一道 LW 接兩道 ADD，兩道 ADD 都用到 LW 載入的 register
• 第五題（12%，3 小題各 4%）｜兩層 cache：L1 hit time 1 個週期、local miss rate 25%，L2 hit time 6 個週期、local miss rate 4%，從 main memory 取一個 block 要 250 個週期：(一) L2 的 AMAT (二) L1 的 miss penalty (三) L1 的 AMAT

作業系統考點

• 第六題（9%）｜system call 時傳遞參數給作業系統的三種一般方法
• 第七題（10%）｜畫圖說明 process 生命週期中的狀態與狀態轉換
• 第八題（9%）｜web server 用多個 thread 服務多個裝置與帳號的並行請求：(一) 3% 什麼是 thread pool model (二) 6% thread pool model 如何限制 web server 用來服務並行請求的資源
• 第九題（15%，3 小題各 5%）｜P1 到 P4 的 burst time 9、3、7、5，arrival time 0、4、2、6，畫出 Gantt chart 並求平均 waiting time：(一) preemptive shortest-job-first (二) first-come, first-served (三) round-robin
• 第十題（7%）｜記憶體管理：(一) 3% 指令與資料綁定到記憶體位址可能發生在哪三個階段 (二) 4% internal fragmentation 與 external fragmentation 的差別

作答時要注意的地方

1. 卷面沒寫倒扣，全部是申論與計算題。
2. 第二題的 16 個 clock cycle 與 1 ns cycle time 是題目給定的。
3. 第三題 (一)(二) 是 direct-mapped，(三)(四) 改成 2-way set associative，題目給的是 byte address。
4. 第五題的 miss rate 都是 local miss rate。
5. 第七題要畫圖。
6. 第九題三種 scheduling 都要畫 Gantt chart；(三) round-robin 卷面沒有給 time quantum，作答時要寫明自己採用的 quantum。
7. 第六題與 110 年第 1 題相同。

準備方向

• 數字表示（進位、IEEE-754、two's complement）：106 第一題；107 第 1 題、108 第 1 題、109 第 1 題、110 第 8(1) 題、111 第 5 題、112 第 5、6 題、114 第 11 題也有。
• 效能公式（CPI、clock rate、每秒指令數）：106 第二(一)(二)題；107 第 2 題、108 第 2 題、109 第 2(a)(b) 題、110 第 8(2) 題、112 第 4 題、113 第 7 題、115 第 5 題也有。
• 指令記憶體與資料記憶體的存取次數：106 第二(三)(四)(五)題；108 第 3 題、109 第 2(c)(d)(e) 題也有。
• cache：106 第三、五題；107 第 4、5(a) 題、108 第 3(c)(d) 題、109 第 4 題、110 第 6、8(5) 題、111 第 11 題、112 第 8 題、113 第 5 題、114 第 8 題、115 第 9 題也有。
• pipeline hazard 與 forwarding：106 第四題；107 第 3、5(b) 題、108 第 4 題、109 第 3 題、110 第 7、8(3)(4) 題、111 第 10 題、112 第 7 題、113 第 6 題、114 第 9 題也有。
• system call、kernel 保護與執行模式：106 第六題；110 第 1 題、111 第 1 題、115 第 1 題也有。
• process state diagram 與 scheduler：106 第七題；107 第 10 題、112 第 1(a)(b) 題、113 第 1 題、114 第 2 題也有。
• thread 與 thread pool：106 第八題。
• CPU scheduling：106 第九題；107 第 8 題、108 第 8 題、109 第 6 題、110 第 2 題、112 第 2 題、114 第 5 題、115 第 3 題也有。
• address binding 與記憶體 fragmentation：106 第十題。