108 台大資工所硬體考點分析
計結段用「排序難度」考例外與中斷處理，OS 段用 fork／vfork 的位址與變數值追蹤，最後以雙十一搶購情境收尾。
題型與配分
科目：計算機結構與作業系統（B），題號 412、節次 2，全卷 100 分、5 頁、8 大題。試題隨卷繳回。
| 區段 | 題號 | 配分 | 形式 |
|---|---|---|---|
| Part I：Computer Architecture | 1–6 | 50% | 是非 2 題＋單選 3 題＋申論（ISA、例外中斷、平行、多核） |
| Part II：Operating System | 7–8 | 50%（各 25 分） | 全部手寫申論 |
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，108 年直接放到全卷最前面。
第 6(a) 題明訂「You get 0 point if you don't explain」——只表態不解釋，零分。
Part I：計算機結構（1–6，50 分）
- 第 1 題（4%，是非）｜兩個敘述：
- (a) 2%｜「軟體管線化或全域指令排程必須要有多重發射機器才有好處」。考編譯器排程的效益從何而來，重點在「必須」兩個字
- (b) 2%｜「有資料相依的兩道指令會造成管線停頓」。考相依與停頓的區別。107 年第 8 題是同一句話、只換了助動詞，兩題要對照著讀
- 第 2 題（12%，單選三題）：
- (a) 4%｜頁面從 4 KB 加到 2048 KB 讓執行時間減少 40%，主因是什麼？工作集 2 GB、關閉 swap、隨機存取 4 bytes。考大頁影響的是哪一個結構。「關閉 swap、工作集全在記憶體」這個條件是用來排除某個誘答選項的，別看漏
- (b) 4%｜關於亂序超純量 CPU 哪個是錯的。考亂序執行開發的是哪一種層次的平行
- (c) 4%｜哪個功能放進手機的 TEE 安全區「沒有道理」。考 TEE 的定位與資源限制，每個選項都要想「放進去是為了保護什麼」
- 第 3 題（8%）｜ISA：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／後置遞增）： - (a) 2%｜什麼是虛擬指令（pseudo instruction）、有什麼好處
- (b) 3%｜真正的前置／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。要扣回 VLIW 靠編譯器靜態排程這個特性，從「位址何時確定」去想
- (d) 2%｜這類指令在 ISA 裡的壞處，要從管線與例外處理的角度論述
- 第 4 題（8%）｜例外與中斷：
- (a) 2%｜把八項分類成例外或中斷：page fault、TLB miss、浮點下溢、未定義指令、execution abort、system call、I/O 裝置請求、使用者定義中斷。分類依據是「同步或非同步」，system call 與 TLB miss 最容易歸錯
- (b) 3%｜六種實作依「處理例外的困難度」排序：推測執行、亂序超純量、超純量、管線、階層式資料快取、單發射循序
- (c) 3%｜六種環境依「處理中斷的困難度」排序：GPGPU、虛擬機、超執行緒、超純量、管線、容器
- (b)(c) 是排序題，每一項都要能說出「難在要保存或撤銷什麼狀態」，只憑直覺排會錯好幾個位置
- 第 5 題（9%）｜四種平行：
- (a) 2%｜ILP／DLP／MLP／TLP 各是什麼。MLP 最容易寫不出來
- (b) 4%｜各舉一個架構或微架構技術
- (c) 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（不解釋零分）
- (b)｜大核叢集與小核叢集之間為什麼以及如何維持快取一致性。要講到叢集之間的一致性互連，不能只講單一叢集內部的 snooping
Part II：作業系統（7–8，各 25 分）
- 第 7 題（25%）｜程序 ID 與多工：
- (a1) 6%｜real UID、effective UID、saved UID 的性質與差異
- (a2) 4%｜程序需要額外權限時該改哪一個
- (b1) 5%｜多程序與多執行緒在記憶體使用、CPU 排程、資源共享三個面向的差異
- (b2) 3%｜看 C 程式碼判斷第 24 行印出的變數是不是 'C'。考
fork()之後父子程序的記憶體關係 - (b3) 3%｜第 16 行與第 23 行印出的位址是否相同。陷阱在「印出來的是哪一種位址」，要把虛擬位址與實體頁框分開講
- (b4) 4%｜把
fork()換成vfork()之後第 24 行的結果。這一小題是全卷設計最精巧的地方：前三小問建立起來的認知，到這裡要重新檢查一次——vfork()的語意與fork()差在哪裡是唯一的考點 - 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)｜什麼交易排程演算法能為業者帶來最大營收，要說明排程目標與取捨
- (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」，考分散式系統裡的事件排序
- (c)｜分散式並行處理下如何同步才不會超賣又夠快，考一致性與效能的取捨
- (d)｜交易可能被取消，檔案系統要怎麼設計才可信又高效，考當機一致性與可回復性
- (e)｜這種高速交易要防哪些攻擊、怎麼防
這份考卷的難點
- 第 7(b4) 題是全卷最刁鑽的一小題。 前三小問都在建立
fork()的心智模型，第四小問只換一個系統呼叫——沒實際用過vfork()的人很容易沿用前面的答案。 - 第 2(a) 題的「swap 已關閉」是關鍵條件。 最直覺的那個選項，正好被這個條件排除掉。題目裡看似多餘的條件通常都是用來排除誘答的。
- 第 4(b)(c) 題要「排序」而不是「分類」。 排序題沒有部分套路可套，必須真的理解每種實作要維持精確例外或保存中斷狀態時，各自要處理多少額外的狀態。
- 第 1(b) 題與 107 年第 8 題是同一句話改一個字。 看到是非題要逐字讀 will／may／must。
準備建議
- fork／vfork／clone 的差異（第 7 題）務必實際寫程式跑過。台大在 106 年第 11 題也考過多程序與多執行緒的資料傳遞，這是 OS 段的固定考點
- 四種平行（ILP／DLP／MLP／TLP）的三層對照表（第 5 題）要能自己整理出來：每一種各配一個架構技術與一個軟體技術。MLP 最常被遺漏
- 例外與中斷的同步／非同步分類（第 4 題）要能逐項說出判斷理由，不能只憑名稱猜
- TEE、big.LITTLE、TPU 這類「產業現況題」是台大硬體的固定成分（107 第 5 題考 TPU、108 第 2(c) 題考 TEE、第 6 題考 Snapdragon）。考前掃一遍當年度的處理器新聞
- 是非題要逐字讀：107 第 8 題與 108 第 1(b) 題只差一個助動詞
- 「不解釋零分」（第 6(a) 題）是台大明文寫出來的規則。申論題只表態不論述，一分都拿不到