107 師大資工所考古題詳解｜硬體考點分析

題型與配分

全卷 4 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 1 題（4%，2 小題各 2%）｜無號 8 位元二進位數 00010001 與 10000010 轉成十進位
• 第 2 題（6%，2 小題各 3%）｜MIPS 處理器 clock 500 MHz，執行 200 道指令、CPI 2.5：(a) cycle time（ns） (b) CPU 時間（ns）
• 第 3 題（20%，2 小題各 10%）｜五級（IF、ID、EX、MEM、WB）MIPS pipeline，有 hazard detection 與 forwarding，指令與資料記憶體分開，對每段程式找出所有可用 forwarding 解決的 data hazard，並求所需的總週期數：(a) 兩道 ADD 接一道 SD，後一道都用到前一道的結果 (b) 一道 LD 接兩道 ADD，第一道 ADD 用到 LD 載入的 register
• 第 4 題（10%）｜miss rate 每次存取 0.05、hit time 1 個週期、miss penalty 200 個週期，求 AMAT（以週期計）
• 第 5 題（10%，2 小題各 5%）｜簡述 (a) two-way set associative cache (b) structural hazard

作業系統考點

• 第 6 題（10%，2 小題各 5%）｜16 位元 virtual address（位元 15 到 0），最高幾個位元是 segment number、其餘是 offset；segment table 4 段，base 依序為 4000、4800、F000、0000，length 依序為 0800、1400、1000、3000（十六進位），求 virtual address (a) 0240 (b) 4050（十六進位）對應的 physical address
• 第 7 題（10%，2 小題各 5%）｜參考串 1 2 5 3 4 0 7 4 0 1 2 3 5 6 8 6 7 1 2 1（20 個參考），demand paging、三個 frame，求 (a) FIFO (b) LRU 的 page fault 數
• 第 8 題（10%，2 小題各 5%）｜P1 到 P4 的 CPU burst time 8、3、6、5，arrival time 0、3、2、6，求 (a) FCFS (b) RR、time slice 4 的平均 waiting time
• 第 9 題（10%）｜P0 到 P4 五個 process、A 到 D 四種資源，給 Allocation、Max 與 Available (3, 3, 2, 1)，寫出一個讓所有 process 完成的順序，說明系統處於 safe state
• 第 10 題（10%）｜畫圖說明 process 生命週期中的狀態與狀態轉換

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 3 題兩小題都要先列出可用 forwarding 解決的 data hazard，再寫週期數。
3. 第 4 題答案以 clock cycle 為單位。
4. 第 6 題的位址格式圖只畫出 segment number 與 offset 的範圍，沒有用數字標出 segment number 的位元數，segment table 有 4 段。
5. 第 8(b) 題的 time slice 是 4。
6. 第 9 題要寫出一個完成順序來說明系統安全。
7. 第 10 題與 106 年第七題的題目敘述相同。

準備方向

• 數字表示（進位、IEEE-754、two's complement）：107 第 1 題；106 第一題、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）：107 第 2 題；106 第二(一)(二)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。
• pipeline hazard 與 forwarding：107 第 3、5(b) 題；106 第四題、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。
• cache：107 第 4、5(a) 題；106 第三、五題、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。
• address translation 與 paging（segmentation、TLB、多層 paging）：107 第 6 題；109 第 5 題、111 第 3 題、113 第 3、4 題、114 第 4 題、115 第 4 題也有。
• page replacement：107 第 7 題；108 第 6 題、109 第 7 題、110 第 5 題、112 第 3 題也有。
• CPU scheduling：107 第 8 題；106 第九題、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。
• deadlock 與 Banker's algorithm：107 第 9 題。
• process state diagram 與 scheduler：107 第 10 題；106 第七題、112 第 1(a)(b) 題、113 第 1 題、114 第 2 題也有。