111 師大資工所考古題詳解｜硬體考點分析

題型與配分

全卷 2 頁、11 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」。

作業系統考點

• 第 1 題（15%）｜描述現代作業系統的兩種執行模式（two modes of operation）
• 第 2 題（10%）｜for(i=0; i<6; i++) fork(); 的程式，包含最初的 parent process 在內，總共產生多少個 process
• 第 3 題（15%，3 小題各 5%）｜16 位元 virtual address，最高 2 位元是 segment number，其餘是 offset。segment table 有 4 個段，base 分別為 A400、4A00、8A00、2200（十六進位），length 分別為 1A00、0300、1250、1000（十六進位）。求 virtual address (a) 4200 (b) 9200 (c) D200（十六進位）對應的 physical address
• 第 4 題（10%，2 小題各 5%）｜磁碟有 1200 個 cylinder（0 到 1199），磁頭目前在 cylinder 350，前一個請求在 cylinder 50。FIFO queue 為 118、335、657、1150、1158、190、1165、1149、583、961，求 (a) FCFS (b) SSTF 的總移動距離

計算機組織考點

• 第 5 題（3%）｜把 16 位元十六進位數 C21E 轉成二進位
• 第 6 題（3%）｜簡述計算機結構中的儲存程式概念（stored-program concept）
• 第 7 題（4%）｜雲端運算系統的 MTTF 為 600,000 小時、MTTR 為 300 小時，求 availability，並寫出結果的前四位小數（題目舉例：3.14159 的前四位小數是 1415，0.876543 的前四位小數是 8765）
• 第 8 題（6%）｜程式在電腦 A 上執行 100 秒，其中乘法運算佔 70 秒。只改善 A 的乘法速度，能不能讓程式快四倍：能的話寫出所需改善量的下限，不能的話說明理由
• 第 9 題（7%）｜除了平行運算的好處之外，舉出一個理由說明為什麼設計者偏好多個相對低速的處理器，而不是單一個非常高速（例如 clock 5.0 GHz）的處理器
• 第 10 題（13%）｜典型五級（IF、ID、EX、MEM、WB）pipeline RISC 處理器：(a) 5% 描述 forwarding（也稱 bypassing）的概念 (b) 8% 描述兩道背靠背的指令，在已啟用 forwarding 的 pipeline 上仍然造成 data hazard 的情形，可以畫圖說明
• 第 11 題（14%）｜cache 設計：(a) 6% 說明 write-back cache 方案的好處 (b) 8% 說明 fully associative cache 各一個優點與一個缺點

作答時要注意的地方

1. 卷面沒寫倒扣，也沒有選擇題。
2. 第 2 題問的是包含最初 parent process 在內的總數。
3. 第 3 題三個小題用同一張 segment table，每個 virtual address 都要換成 physical address。
4. 第 4 題題目給了前一個請求的位置（cylinder 50）。
5. 第 7 題要求的是前四位小數，題目另外給了兩個例子說明格式。
6. 第 8 題要先判斷能不能做到，能的話再寫改善量的下限。
7. 第 10(b)、11(b) 題都要求特定的描述：一個仍然造成 hazard 的例子、一個優點與一個缺點。

準備方向

• system call、kernel 保護與執行模式：111 第 1 題；106 第六題、110 第 1 題、115 第 1 題也有。
• fork() 的 process 數：111 第 2 題；109 第 9 題、114 第 1 題也有。
• address translation 與 paging（segmentation、TLB、多層 paging）：111 第 3 題；107 第 6 題、109 第 5 題、113 第 3、4 題、114 第 4 題、115 第 4 題也有。
• disk scheduling：111 第 4 題；108 第 7 題、110 第 4 題也有。
• 數字表示（進位、IEEE-754、two's complement）：111 第 5 題；106 第一題、107 第 1 題、108 第 1 題、109 第 1 題、110 第 8(1) 題、112 第 5、6 題、114 第 11 題也有。
• 儲存程式概念：111 第 6 題。
• availability：111 第 7 題。
• Amdahl's law：111 第 8 題；108 第 5 題、109 第 8 題、110 第 3 題、114 第 10 題也有。
• 多核心與單一高速處理器：111 第 9 題。
• pipeline hazard 與 forwarding：111 第 10 題；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、112 第 7 題、113 第 6 題、114 第 9 題也有。
• cache：111 第 11 題；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、112 第 8 題、113 第 5 題、114 第 8 題、115 第 9 題也有。