108 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、9 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」。第 1–4 題配分標成「分」，第 5–9 題標成 points。

第 5 題 Amdahl's law 的敘述是從加處理核心的角度寫的，排在第 5–9 題這一段；本頁依主題歸在計組，與 110、111、114 年的歸法相同。

計算機組織考點

• 第 1 題（8%，2 小題各 4%）｜十進位 15 與 113 轉成無號 8 位元二進位
• 第 2 題（10%，2 小題各 5%）｜CPU cycle time 1 ns，執行 500 道指令，CPU 時間 1000 ns：(a) clock rate（GHz） (b) CPI
• 第 3 題（18%）｜RISC 處理器的指令與資料記憶體分開，執行 8 道指令（四道 LW、兩道 ADD、一道 SUB、一道 SW）：(a) 5% 指令記憶體的存取次數 (b) 5% 資料記憶體的存取次數 (c) 4% 指令記憶體只有一次 miss 時的 miss rate (d) 4% 資料記憶體有兩次 miss 時的 miss rate
• 第 4 題（14%，2 小題各 7%）｜五級（IF、ID、EX、MEM、WB）RISC pipeline，有 hazard detection 與 forwarding，指令與資料記憶體分開，沒有 structural hazard 與 cache miss，求所需的週期數：(a) SUB、ADD、ADD 三道，第二道用到第一道的結果 (b) LW、SUB、SW 三道，SUB 用到 LW 載入的 register、SW 存 SUB 的結果
• 第 5 題（10%）｜Amdahl's law：應用程式中必須循序執行的比例為 S，系統有 N 個處理核心，最大 speedup 是多少

作業系統考點

• 第 6 題（10%，2 小題各 5%）｜參考串 10 7 12 1 6 2 12 1 10 10 11 2 5 4 10 6 11 3 4 2（20 個參考），demand paging、四個 frame，求 (a) FIFO (b) LRU 的 page fault 數
• 第 7 題（10%，2 小題各 5%）｜磁碟有 8000 個 cylinder（0 到 7999），磁頭目前在 cylinder 150，前一個請求在 cylinder 1850，FIFO queue 為 3130、373、6771、7086、3682、3670、2533、6751、2770、835、5852、2924、1813、3030、724，求 (a) FCFS (b) SSTF 的總移動距離
• 第 8 題（10%，2 小題各 5%）｜P1 到 P5 的 CPU burst time 8、3、6、5、4，arrival time 0、3、2、6、7，求 (a) FCFS (b) RR、time quantum 5 的平均 waiting time
• 第 9 題（10%，2 小題各 5%）｜synchronization：(a) 什麼是 critical section (b) 解決 critical-section problem 的三個條件

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(c)(d) 題分別給指令記憶體一次 miss、資料記憶體兩次 miss。
3. 第 4 題兩小題的 dependence 不同，要分開算。
4. 第 5 題給的是循序比例 S，與 110 年第 3 題相同。
5. 第 6 題的參考串有 10 連續出現兩次。
6. 第 7 題的 queue 有 15 個請求，題目另外給了前一個請求在 cylinder 1850。
7. 第 8 題的 process 表前四列與 107 年第 8 題相同，多了 P5，RR 的 time quantum 是 5。

準備方向

• 數字表示（進位、IEEE-754、two's complement）：108 第 1 題；106 第一題、107 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）：108 第 2 題；106 第二(一)(二)題、107 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：108 第 3 題；106 第二(三)(四)(五)題、109 第 2(c)(d)(e) 題也有。
• cache：108 第 3(c)(d) 題；106 第三、五題、107 第 4、5(a) 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：108 第 4 題；106 第四題、107 第 3、5(b) 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。
• Amdahl's law：108 第 5 題；109 第 8 題、110 第 3 題、111 第 8 題、114 第 10 題也有。
• page replacement：108 第 6 題；107 第 7 題、109 第 7 題、110 第 5 題、112 第 3 題也有。
• disk scheduling：108 第 7 題；110 第 4 題、111 第 4 題也有。
• CPU scheduling：108 第 8 題；106 第九題、107 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。
• synchronization（busy waiting、critical section、semaphore、鎖）：108 第 9 題；112 第 1(c) 題、113 第 2 題、114 第 7 題也有。