交大資工所硬體考古題十年大統整（106–115）
倒扣規則逐年對照
交大硬體的科目是「計算機系統」，系所班別「資訊聯招」，固定在第 3 節考（數學第 2 節、軟體第 1 節），十年都不可使用計算機，OS 約 50% ＋ 計組約 50%。
卷面結構十年不變：複選題 20 題佔 80 分 ＋ 四個題組佔 20 分。但倒扣規則換過三個階段：
| 年度 | 科目代號 | 複選題倒扣 | 倒扣下限 | 題組 |
|---|---|---|---|---|
| 106 | 1103 | 答對一個 +1、答錯一個 −2 | 扣至該題 0 分 | 四組（21–31） |
| 107 | 1103 | 同上 | 扣至該題 0 分 | 四組（21–33） |
| 108 | 1103 | 同上 | 扣至該題 0 分 | 四組（21–33） |
| 109 | 1103 | 同上 | 扣至該題 0 分 | 四組（21–33） |
| 110 | 1103 | 答對一個 +1、答錯一個 −1 | 扣至本科目 0 分 | 四組（21–33） |
| 111 | 1103 | 同上 | 扣至本科目 0 分 | 四組（21–35，15 個小題） |
| 112 | 1103 | 同上 | 扣至本科目 0 分 | 四組（21–34，小題為單選） |
| 113 | 8103 | 同上 | 扣至本科目 0 分 | 四組（21–30） |
| 114 | 8103 | 同上 | 扣至本科目 0 分 | 四組（21–34） |
| 115 | 8103 | 答對一個 +1、答錯一個 −2 | 扣回該題 0 分 | 四組（21–35） |
三件事決定你的下注策略：
- 106–109 與 115 是「答錯 −2」：答對一個只加 1、答錯一個扣 2，把握必須超過 2/3 才值得勾。
- 110–114 是「答錯 −1」但下限放寬到整科：單一選項的懲罰減半（把握超過 50% 就值得勾），但一題可以扣成負分、侵蝕其他題的分數。整體風險其實提高了。
- 十年不變的兩條規則：整題未作答不給分（所以每題至少要勾一個）、題組不倒扣但全組全對才給 5 分（所以題組的每一小題都必須作答）。
113 年起科目名稱與代號都改了：「計算機系統（1103）」→「計算機系統（含作業系統及計算機組織）（8103）」。內容沒變。
題型演變
| 年度 | 頁數 | 題組小題數 | 題組主題 | 特色 |
|---|---|---|---|---|
| 106 | 8 | 11 | 管線追蹤／三層記憶體／號誌初值／AES 程式 | 不對稱倒扣的第一年 |
| 107 | 8 | 13 | 位址拆解／forwarding 訊號／閱覽室號誌／RSA 簽章 | 資安佔 17 分，十年最高 |
| 108 | 9 | 13 | RR 四進位拆解／位址位元數／陣列vs指標組語／直接對映 vs LRU vs MRU 命中率 | 題組 D 是十年設計最好的一題 |
| 109 | 11 | 13 | SRTF 四進位拆解／/proc/self/maps／1-bit ALU 傳播延遲／漢明碼 | 題組全部是硬功夫 |
| 110 | 9 | 13 | 兩層分頁索引／餐哲 monitor 找 bug／1-bit ALU 控制訊號／符號推導 | 計分規則首度改動 |
| 111 | 9 | 15 | 讀者寫者號誌填空／SPARC vs ARM 頁表／自訂 CPU 快取／MIPS 機器碼（同 106） | 題組小題數十年最多 |
| 112 | 9 | 14 | RAID 5／訊息傳遞死結／組語反推 C／快取全撞同組 | 題組小題首度註明為單選 |
| 113 | 13 | 10 | 緩衝區溢位／行主序與列主序的頁錯誤數／無轉送停頓數／兩層快取 | 首度考 x86 特權等級 |
| 114 | 10 | 14 | RAID 5 吞吐量／多層頁表最少層數／快取欄位／管線第 5 週期 | 重複出題最明顯的一年 |
| 115 | 12 | 15 | 分段式分頁轉換鏈／inode 磁區換算／GPU 加速器設計／fib 組語 | 計組段大幅轉向 AI |
結論：交大硬體是八校裡形式最穩定的一份——十年都是「複選 20 題 80 分 + 四個題組 20 分」，連題組的主題分布都很固定（一組 OS 同步、一組檔案／記憶體、一組計組硬體、一組程式追蹤）。真正在變的是倒扣規則與計組段的題材。
重複出題清單
| 題目 | 出現年度 |
|---|---|
| MIPS 機器碼編碼（beq 位移、j 位址欄位）＋ 迴圈程式追蹤 | 106 第 3 題、111 題組 D（同一段程式，只把最後一道 addi 換成 sll）；108 第 14 題、110 第 17 題也考編碼 |
| 分支預測失敗的額外 CPI（R-type 50%／beq 25%／lw-sw 25%、準確率 20%） | 107 第 9 題、114 第 19 題（一字不差） |
| IEEE754 的四個敘述（含最小正非正規化數） | 107 第 8 題、114 第 17 題（幾乎相同）；110 第 14 題、111 第 16 題、115 第 15 題也考 |
判讀 /proc/.../maps 的記憶體佈局 | 109 題組 B、114 第 7 題 |
| RAID 5 的容量、容錯、寫入牽涉幾顆碟 | 112 題組 A、114 題組 A（114 多問吞吐量） |
| 1-bit ALU 的結構與控制訊號 | 109 題組 C（傳播延遲）、110 題組 C（控制訊號）、111 第 12 題（用四元組實作 C 敘述）、113 第 18 題、115 第 13 題（五年） |
| forwarding 控制訊號的編碼（00／01／10） | 106 題組 A、107 題組 B、111 第 18 題、114 第 18 題、114 題組 D |
| 生產者—消費者／讀者—寫者的號誌初值與順序 | 106 題組 C、107 題組 C（閱覽室換皮）、108 第 3 題、109 第 3 題、111 題組 A |
| 位元組序無關的資料（回文判斷） | 106 第 1 題、109 第 12 題、114 第 16 題 |
| Amdahl's Law | 106 第 6、16 題、109 第 13 題、112 第 17 題、114 第 11 題 |
| 銀行家演算法的安全序列／安全變更 | 108 第 4 題、109 第 4 題、111 第 2 題、112 第 10 題、114 第 5 題 |
| 磁碟排程（FCFS／SSTF／SCAN／C-SCAN 的飢餓與尋道） | 108 第 7 題、110 第 5 題、115 第 10 題 |
| fib 遞迴的 MIPS 組語 | 110 第 12 題、115 題組 D |
| 快取位址拆解（tag／index／offset） | 106 第 7 題、107 題組 A、110 題組 D、112 題組 D、113 題組 D、114 題組 C |
| MIPS 指令格式與型別（jr、sll 屬於哪一種） | 109 第 14 題、113 第 11 題、115 第 12 題 |
最值得練的三組：106 第 3 題 ↔ 111 題組 D（同一段程式）、107 第 9 題 ↔ 114 第 19 題（一字不差）、107 第 8 題 ↔ 114 第 17 題（幾乎相同）。107 與 114 兩份一起練，等於先拿 12 分。
主題出現年度一覽
計算機結構
| 主題 | 出現年度 |
|---|---|
| 快取設計與位址拆解 | 106、107、108、109、110、112、113、114、115 |
| 管線危障、forwarding、停頓計算 | 106、107、109、110、111、112、113、114 |
| 分支預測 | 106、107、111、113、114、115 |
| 效能公式與 Amdahl's Law | 106、108、109、110、111、112、113、114 |
| IEEE754 與浮點運算 | 107、110、111、114、115 |
| 1-bit ALU 與算術硬體 | 109、110、111、113、115 |
| 乘除法硬體（Booth、復原／非復原） | 108、110、113、115 |
| MIPS ISA 與機器碼編碼 | 106、108、109、110、111、113、115 |
| RISC 對 CISC、ISA 設計原則 | 107、108、110、111、113、115 |
| 多處理器、向量、平行 | 107、109、110、111 |
| 快取一致性與偽共享 | 112 |
| 漢明碼與錯誤更正 | 109、113 |
| x86 特權等級與位置無關碼 | 113 |
| AI 加速器、roofline、互連 | 115 |
作業系統
| 主題 | 出現年度 |
|---|---|
| 程序與執行緒 | 106、107、108、109、110、111、112、113、114、115 |
| 同步（號誌、mutex、monitor、自旋鎖） | 106、107、108、109、110、111、112、115 |
| 死結與銀行家演算法 | 108、109、111、112、114 |
| CPU 排程 | 106、107、108、109、110、111、112、114、115 |
| 分頁與置換演算法 | 108、109、110、111、112、113、115 |
| 檔案系統與配置方式 | 106、108、109、110、111、112、113、115 |
| 磁碟排程與 RAID | 106、108、109、110、112、114、115 |
| I/O 與 DMA | 109、110、112、113、114 |
| 記憶體映射檔案與 mmap | 111、113 |
| 資訊安全 | 106、107、109、113 |
| Linux 實作細節（slab、buddy、VFS、CFS、strace） | 110、111、113、114、115 |
交大硬體的三個特色
1. 「複選 80 + 題組 20」的結構十年不變
這是八校裡形式最可預測的一份。而且四個題組的主題分布也很固定：
- 一組是 OS 同步（號誌填空、monitor 找 bug、訊息傳遞死結）
- 一組是記憶體或檔案系統（位址拆解、頁表層數、inode 配置、頁錯誤計算）
- 一組是計組硬體（1-bit ALU、管線時序、快取命中）
- 一組是程式追蹤（MIPS 機器碼、組語反推 C、緩衝區溢位、AES 程式）
準備時可以直接對著這四個方向各練一套。
2. 題組是「全對才給分」，而且小題數逐年增加
106 年題組共 11 個小題、111 年多到 15 個。一個題組 5 分，但可能要畫兩張管線時序圖（106 題組 A）、算四次不同情境的存取時間（111 題組 B）、或完成一條五步的位址轉換鏈（115 題組 A）。
題組不倒扣，所以每一小題都一定要作答；但因為全對才給分，不確定時要回頭檢查整組的一致性。
3. 十年最精彩的三題
- 108 題組 D｜n+1 道指令無限重複、快取只有 n 條列時，比較直接對映、全關聯 + LRU、全關聯 + MRU 三種命中率。這題是刻意設計來挑戰「LRU 一定比較好」的直覺，要代一個小的 n 實際跑幾輪才看得出來。
- 113 題組 B｜兩個只差迴圈順序的程式初始化 256×256 陣列，比較兩者的頁錯誤數。關鍵在「一頁能放多少個元素」與「一列有多少個元素」的關係，兩個數字的比較決定了差距有多大。
- 112 題組 D｜五個看起來分散的字位址（24、8、25、10、41）在 2-way 快取上的命中情況。表面分散的位址換算成 set 之後要逐一檢查，這題專門考「不要憑位址的大小直覺判斷」。
給 116 年考生的策略
- 先看清楚當年度是「答錯 −2」還是「答錯 −1」。 106–109 與 115 是 −2（把握要 2/3 以上）、110–114 是 −1 但可扣成負分（把握 50% 以上即可）。規則不同，下注門檻差很多
- 兩條十年不變的規則要記住：整題未作答不給分（每題至少勾一個）、題組不倒扣但全對才給分（每小題都要作答）
- 107 與 114 兩份一起練 CP 值最高（第 9 題與第 19 題一字不差、第 8 題與第 17 題幾乎相同）；106 與 111 的 MIPS 機器碼題也是同一段程式
- 1-bit ALU 是交大十年最穩定的計組考點（109、110、111、113、115 五年）。Patterson & Hennessy 附錄裡的 ALU 設計要從頭讀懂：每種運算（add、sub、and、or、nor、slt、相等比較）各要怎麼設定 AInvert、BInvert、CarryIn 與 Operation，slt 的結果從哪裡來、送到哪裡去
- 號誌填空是題組的常客（106、107、111 三年）。把生產者—消費者與讀者—寫者兩段標準程式背下來，等於直接拿 5 分
- 快取位址拆解要練到能順手檢查每個位址落在哪一組——交大很愛設計表面分散的位址序列（112 題組 D），不算不知道
- 115 年的計組段大幅轉向 AI 加速器（第 11、20 題與題組 C 合計 13 分），116 年很可能延續。要補：
- roofline 與運算強度：矩陣—向量與矩陣—矩陣運算的算術強度如何隨 N 變化、各自會落在 roofline 的哪一段
- 加速器互連：NVLink、Infinity Fabric、bisection bandwidth、all-reduce、chiplet 的取捨
- LLM 的效能指標：tokens/sec 而非 ops/sec
- 禁用計算器十年不變，CPI、AMAT、加速比、位址位元數全部要手算
- 如果同時要考交大的軟體與數學，注意三科分別在第 1、2、3 節，硬體是最後一節，體力分配要留意
本頁的題型、配分、倒扣規則均直接取自 106–115 年度試卷標示。若發現有誤，歡迎來信指正。