108 台大資工所考古題詳解｜硬體考點分析

題型與配分

全卷 100 分、5 頁、8 大題，試題隨卷繳回。

手寫申論卷，不倒扣。卷子開頭第一句就印著「題目會刻意給多餘或缺漏的條件，必要時請自行補上假設」，106、107 年放在 Part II 開頭。第 6(a) 題明訂「You get 0 point if you don't explain」。

Part I：計算機結構（1–6，50 分）

• 第 1(a) 題（2%，是非）｜「軟體 pipelining 或全域指令排程必須要有多重發射機器才有好處」
• 第 1(b) 題（2%，是非）｜「有資料相依的兩道指令會造成 pipeline 停頓」。107 年第 8 題考同一個觀念，寫法是「未必造成 data hazard」
• 第 2(a) 題（4%，單選）｜頁面從 4 KB 加到 2048 KB 讓執行時間減少 40%，主因是什麼。working set 2 GB、關閉 swap、隨機存取 4 bytes
• 第 2(b) 題（4%，單選）｜關於 out-of-order superscalar CPU 哪個是錯的
• 第 2(c) 題（4%，單選）｜哪個功能放進手機的 TEE 安全區沒有道理
• 第 3 題（8%）｜ISA 的前置與後置遞增定址（ARM 的 ldr r1,[r2],#4 是虛擬指令、x86 的 push/pop 是真正的前置與後置遞增）。(a) 2%：什麼是虛擬指令、有什麼好處　(b) 3%：真正的前置與後置遞增指令有什麼好處、哪類高階語言結構會受益　(c) 1%：為什麼 Itanium 只支援後置遞增不支援前置遞增　(d) 2%：這類指令在 ISA 裡的壞處
• 第 4(a) 題（2%）｜把八項分類成 exception 或 interrupt：page fault、TLB miss、floating point underflow、未定義指令、execution abort、system call、I/O 裝置請求、使用者定義 interrupt
• 第 4(b) 題（3%）｜六種實作依處理 exception 的困難度排序：speculative execution、out-of-order superscalar、superscalar、pipeline、階層式資料 cache、single-issue in-order
• 第 4(c) 題（3%）｜六種環境依處理 interrupt 的困難度排序：GPGPU、virtual machine、hyper-threading、superscalar、pipeline、container
• 第 5(a) 題（2%）｜ILP、DLP、MLP、TLP 各是什麼
• 第 5(b) 題（4%）｜各舉一個架構或 microarchitecture 技術
• 第 5(c) 題（3%）｜各舉一個軟體技術
• 第 6 題（9%）｜big.LITTLE 多核設計。(a) Snapdragon 670 是 2 大 6 小、850 是 4 大 4 小，給定情境要你表態並說明理由　(b) 大核叢集與小核叢集之間為什麼以及如何維持 cache coherence

Part II：作業系統（7–8，各 25 分）

• 第 7(a1) 題（6%）｜real UID、effective UID、saved UID 的性質與差異
• 第 7(a2) 題（4%）｜process 需要額外權限時該改哪一個
• 第 7(b1) 題（5%）｜多 process 與 multithreading 在記憶體使用、CPU scheduling、資源共享三個面向的差異
• 第 7(b2) 題（3%）｜看 C 程式碼判斷第 24 行印出的變數是不是 'C'
• 第 7(b3) 題（3%）｜第 16 行與第 23 行印出的位址是否相同
• 第 7(b4) 題（4%）｜把 fork() 換成 vfork() 之後第 24 行的結果
• 第 8 題（25%）｜雙十一搶購的分散式交易系統設計，五個小問各 5 分：(a) 什麼交易 scheduling 演算法能為業者帶來最大營收，要說明 scheduling 目標與取捨　(b) 沒有全域時鐘的情況下如何保證先到先處理，題目提示「先送出還是先抵達」　(c) 分散式並行處理下如何 synchronize 才不會超賣又夠快　(d) 交易可能被取消，file system 要怎麼設計才可信又高效　(e) 這種高速交易要防哪些攻擊、怎麼防

作答時要注意的地方

1. 第 6(a) 題不解釋零分。
2. 第 4(b)、(c) 是排序題，不是分類題。
3. 第 7(b4) 題接在 (b2)、(b3) 之後，只把 fork() 換成 vfork()。
4. 第 2(a) 題的條件有「關閉 swap」。

準備方向

• fork、vfork、clone 的差異。106 第 11 題、114 第 3 題也考過多 process 與記憶體。
• 四種平行（ILP、DLP、MLP、TLP），每一種各配一個架構技術與一個軟體技術。
• exception 與 interrupt 的 synchronization 與 asynchronous 分類。
• TEE、big.LITTLE、TPU 這類產業現況題：107 第 5 題考 TPU，108 第 2(c) 題考 TEE，第 6 題考 Snapdragon。
• 是非題要逐字讀：107 第 8 題寫「未必造成」，108 第 1(b) 題寫「會造成」，說法相反。