114 中正資工所硬體考點分析
沿用 112 年的單選／多選／填空三段結構。填空第 5 題要算三層頁表各級 PTE 的實際位址，是十年最細的一題。
題型與配分
科目名稱：計算機系統，系所組別「資訊工程學系－甲組」，第 4 節，全卷 100 分、3 頁。
| 區段 | 題數 | 配分 | 計分 |
|---|---|---|---|
| I. 單一選擇題 | 6 | 30%（每題 5 分） | 單選 |
| II. 多重選擇題 | 4 | 20%（每題 5 分） | 所有答案必須符合才算分 |
| III. 填空題 | 10 格 | 50%（每格 5 分） | 不需要作答過程，但要標明題號與空格編號 |
114 年沿用 112 年的三段結構（單選／多選／填空），填空題一樣佔 50 分且不給部分分數。
OS 與計組的比重：計組 50%、OS 50%。
I. 單一選擇題（30%）
- 1｜效能比較，哪個敘述是錯的——核心觀念：效能由指令數、CPI、時脈三者共同決定，單看任何一項都不夠
- 2｜暫存器相關敘述，哪個是錯的——關鍵分界：在高階語言的開發流程裡，暫存器配置是誰的工作
- 3｜哪種架構特性「無助於」編譯器產生程式碼——要從「這個特性讓編譯器的工作變簡單還是變複雜」去判斷
- 4｜分散式檔案系統的主要功能——「透明性（transparency）」是分散式系統的核心詞彙，要能說出它指的是什麼
- 5｜由行為描述反推是哪一種同步機制——要能把 mutex、semaphore、condition variable、monitor 的行為各寫一句
- 6｜DMA 的主要目的——送分題
II. 多重選擇題（20%，全對才給分）
- 1｜關於分支預測哪些正確——涵蓋 它針對哪一種危障、2-bit 與 1-bit 預測器的比較、靜態與動態預測的比較、迴圈展開對分支預測的影響。有兩個選項用了「總是」這種絕對字眼，要優先檢查
- 2｜數字表示與 ALU，哪些敘述是錯的——涵蓋 1 的補數與 2 的補數誰是主流、各有幾個零、零延伸的用途、小位元 ALU 能不能疊成大位元 ALU
- 3｜現代檔案系統通常提供哪些功能——涵蓋日誌、檔案版本管理、跨節點複寫、階層式目錄。判斷點在題目的「typically」界定到多寬
- 4｜使用中斷的好處有哪些——涵蓋 回應延遲、CPU 在等待期間能不能做別的事、非同步通訊、以及對驅動程式複雜度的影響。要想清楚每一項是「好處」還是「代價」
III. 填空題（50%）
- 1｜記憶體階層中快取與記憶體之間的對映單位。送分題
- 2｜32-bit 位址、直接對映、128 KB 資料、4-word 區塊時的總位元數。「總位元數」要包含 tag 與 valid，不是只算資料
- 3｜五級管線執行一段程式：
add $2, $1, $3
and $12, $2, $5
sub $13, $6, $2
or $14, $2, $2- (a) 這段程式碼中的相依是哪一種
- (b) 無任何技術時執行需要的週期數。答案取決於暫存器檔能不能同週期先寫後讀，要先確定假設再算停頓
- (c) 可以用什麼技術解決危障
- 這段程式是 Patterson & Hennessy 講 forwarding 的經典範例（中山 111 年第 5 題用的是同一段的加長版）
- 4｜SRTF 下三個程序的等待時間：每個程序有第一段 CPU burst → I/O burst → 第二段 CPU burst。P1(0, 5, 4, 7)、P2(2, 6, 3, 5)、P3(4, 8, 5, 6)。要畫出含 I/O 的完整甘特圖，算出
<P1, P2, P3>的等待時間。程序做完 I/O 回來時要重新參與 SRTF 的比較，而且等待時間只算在就緒佇列裡的時間，不算 I/O - 5｜三層頁表各級 PTE 的位址：32-bit 虛擬位址切成 第一層 10 bits、第二層 10 bits、第三層 6 bits、偏移 6 bits；三層頁表的基底位址分別是
0x1000、0x2000、0x3000；每個 PTE 4 bytes、頁面 64 bytes。虛擬位址是0x1A3F5C。 - 步驟：把位址展開成 32 位元二進位 → 按 10/10/6/6 切段 → 每段索引乘以 PTE 大小再加上該層基底
- 陷阱是
0x1A3F5C只寫了六個十六進位數字，展開成 32 位元時前面要補零，補錯位置整題全錯 - 6｜號誌的值：連線池最多 4 條連線，2 條執行緒取得連線、再有 1 條釋放，求號誌目前的值。考計數號誌的初值與 wait／signal 的語意
- 7｜LRU 的頁錯誤數：參考串
7, 0, 1, 2, 0, 3, 0, 4, 2, 3, 0, 3, 2、3 個頁框，逐步模擬。這是 Silberschatz 課本參考串的變形 - 8｜RAID 0+1（8 顆磁碟）最多能容忍幾顆故障而不遺失資料（前提是沒有整個分條組全毀）。要分清 RAID 0+1 與 RAID 1+0 的結構，並仔細讀題目給的前提條件，它決定了「最多」指的是哪一種情況
這份考卷的難點
- 填空第 5 題是十年最細的一格。 要展開位址、切段、乘以 PTE 大小再加基底，還要用十六進位回答。任何一個步驟錯，三個答案全錯。
- 填空第 8 題要分清 RAID 0+1 與 RAID 1+0。 兩者的容錯行為不同，而且題目特別加了前提條件，讀題不仔細就會答成另一種情況。
- 填空第 4 題要畫含 I/O 的 SRTF 甘特圖。 程序會離開 CPU 再回到就緒佇列，回來時要重新參與 SRTF 的比較。
- 填空第 2 題的「總位元數」要包含 tag 與 valid 位元，不是只算資料。
準備建議
- 多層頁表的位址計算（填空第 5 題）要練到反射：展開成二進位 → 按各層位元數切段 → 索引 × PTE 大小 + 該層基底。這是中正十年最細的一題，但步驟很固定
- RAID 0+1 對 RAID 1+0（填空第 8 題）：兩者的結構與容錯能力要能畫圖說明。台大 114 年第 2(d) 題也考同一個對調
- 含 I/O burst 的排程甘特圖（填空第 4 題）是中正近年的固定題型（112 年第 I-1 題也是）
- 快取總位元數（填空第 2 題）：tag、valid、資料三部分都要算
- 「絕對字眼」要優先檢查（多選第 1 題的「always」出現兩次）
- 數值表示（多選第 2 題）：1 的補數與 2 的補數的差異是最常考的一格
- 填空題不給部分分數，所以計算要一次到位，算完務必覆核
- 中正十年無倒扣，全部題目都要寫