114 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、12 大題、100 分，答案寫在答案卷上，卷面沒寫倒扣。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 3、4、6、7 題的卷面寫「Points will only be given if all the correct statement(s) were picked」，所有正確的選項都選到才給分，題目沒有寫答錯倒扣。

作業系統考點

• 第 1 題（10%）｜函式 fun() 依序執行 fork();、if (fork() == 0) { fork(); fork(); }，假設所有 fork() 都成功，每次呼叫 fun 會產生多少個 process，不必寫推導
• 第 2 題（5%）｜用一句話說明 zombie process 的定義
• 第 3 題（7%）｜複選，三個關於一般 OS 觀念的敘述：(A) 能不能為不同於執行編譯的架構編譯 OS kernel (B) 使用者程式產生的位址是否都是 virtual address (C) multithreading 程式中所有 thread 是否共用同一個 address space
• 第 4 題（7%）｜複選，關於 OS paging 的敘述：(A) OS 無法用 TLB 完成 address translation 時是否會發生 page fault (B) page table 是否為每個 process 各有一份的資料結構 (C) 單層 paging 與多層 paging 產生 external fragmentation 的比較 (D) 以上三個敘述都不正確
• 第 5 題（7%）｜以 shortest-job-first schedule 三個工作：A 到達時間 0、長度 30，B 到達時間 0、長度 20，C 到達時間 10、長度 5，把 turnaround time 由小到大排序（題目的例子寫成「Y < X < Z」），不必寫推導
• 第 6 題（7%）｜複選，三個關於 file system 設計的敘述：(A) 一顆硬碟是否可以有多個 partition 各自運作自己的 file system (B) file descriptor 是否由 OS 以 process 為單位維護 (C) journaling 與 non-journaling file system 在當機復原速度上的比較
• 第 7 題（7%）｜複選，關於 OS concurrency control 的敘述：(A) semaphore 能不能用來建構鎖 (B) 在 non-preemptive scheduling 的 OS 中 spin lock 是否可能造成 starvation (C) 沒有鎖的循環等待時是否會發生 deadlock (D) 以上敘述都不正確

計算機組織考點

• 第 8 題（10%，2 小題各 5%）｜cache 有 4K 個 block，block size 為 4 個字組，每個字組 4 個位元組，位址 32 位元，求下列組織的 tag 總位元數：(a) direct-mapped (b) 4-way set associative
• 第 9 題（10%，2 小題各 5%）｜五級 MIPS pipeline，給四道指令 L1 add $3,$4,$2、L2 sub $5,$3,$1、L3 lw $6,200($3)、L4 add $7,$3,$6，找出序列中所有 data dependence：(a) 哪些 dependence 是 data hazard，使用 forwarding 即可解決 (b) 使用 forwarding 時，哪些 dependence 是會造成 stall 的 data hazard
• 第 10 題（10%）｜Amdahl's law：應用程式中可以平行執行的比例為 P，系統有 N 個處理核心，最大 speedup 是多少
• 第 11 題（10%，2 小題各 5%）｜位元樣式 10011011：(a) 當成 two's complement 時的十進位值 (b) 當成無號整數時的十六進位表示
• 第 12 題（10%）｜MIPS 迴圈 LOOP: slt $t2,0,$t1、beq $t2,0,DONE、subi $t1,$t1,1、addi $s2,$s2,3、j LOOP，$t1 初始值為 15、$s2 初始值為 0，求 $s2 的最終值

作答時要注意的地方

1. 第 3、4、6、7 題合計 28 分，是複選題，卷面註明全部選對才給分，沒有寫倒扣。
2. 第 1 題與第 5 題都註明不必寫推導。
3. 第 2 題限一句話作答。
4. 第 4、7 題的選項 (D) 是「以上敘述都不正確」。
5. 第 8 題問的是 tag 總位元數，分 direct-mapped 與 4-way set associative 兩小題。
6. 第 9 題的兩小題都使用 forwarding。
7. 第 10 題給的是可平行比例 P，與 109 年第 8 題相同；110 年第 3 題給的是循序比例 S。

準備方向

• fork() 的 process 數：114 第 1 題；109 第 9 題、111 第 2 題也有。
• process state diagram 與 scheduler：114 第 2 題；106 第七題、107 第 10 題、112 第 1(a)(b) 題、113 第 1 題也有。
• OS 基本觀念的複選：114 第 3 題。
• address translation 與 paging（segmentation、TLB、多層 paging）：114 第 4 題；107 第 6 題、109 第 5 題、111 第 3 題、113 第 3、4 題、115 第 4 題也有。
• CPU scheduling：114 第 5 題；106 第九題、107 第 8 題、108 第 8 題、109 第 6 題、110 第 2 題、112 第 2 題、115 第 3 題也有。
• file system：114 第 6 題；115 第 2 題也有。
• synchronization（busy waiting、critical section、semaphore、鎖）：114 第 7 題；108 第 9 題、112 第 1(c) 題、113 第 2 題也有。
• cache：114 第 8 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、111 第 11 題、112 第 8 題、113 第 5 題、115 第 9 題也有。
• pipeline hazard 與 forwarding：114 第 9 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、111 第 10 題、112 第 7 題、113 第 6 題也有。
• Amdahl's law：114 第 10 題；108 第 5 題、109 第 8 題、110 第 3 題、111 第 8 題也有。
• 數字表示（進位、IEEE-754、two's complement）：114 第 11 題；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 題也有。
• MIPS 迴圈與指令：114 第 12 題；113 第 8、9 題、115 第 6 題也有。