114 中央資工所硬體考點分析

題型與配分

系所「資工類」，科目：作業系統與計算機組織，全卷 100 分、6 頁、20 題。本科考試禁用計算器。

全卷單一題型、單一倒扣池，和 112 年一樣是 100 分逐選項倒扣，但 114 年明訂「倒扣至該大題 0 分為止」——最壞情況是 0 分而不是負分，比 112 年寬鬆。

這一年完全沒有計算題，20 題全部是觀念敘述判斷，連代數推導都沒有。是中央硬體十年裡「純背誦」比重最高的一份。

OS 與計組的比重：計組 50%（第 1–10 題）、OS 50%（第 11–20 題）。前十後十切得乾乾淨淨，與 113 年完全相同的結構。

第 16、17、18、19 題連續四題是前幾年的原題重出，合計 20 分；第 20 題也是 109 年第 3 題換個問法。

計算機組織考點（1–10）

• 第 1 題（5%）｜虛擬記憶體的基本概念——涵蓋 它有沒有「消除」對實體記憶體的需求、swap 的作用、頁表的對映方向、它對安全性與隔離的貢獻。留意誇大的用詞
• 第 2 題（5%）｜ECC 記憶體——涵蓋 ECC 模組在硬體上多了什麼、DRAM 用的是哪一種等級的 ECC、效能開銷、偵錯更正的原理。要知道 DRAM 與 SSD 快閃記憶體各自常用哪一類 ECC。十年唯一一次考 ECC
• 第 3 題（5%）｜記憶體 bank、交錯與多通道——涵蓋 多 bank 帶來什麼、bank 越多是不是「一定」越快、位址交錯的作用、多通道與 bank 是不是同一套概念。「always／regardless」這種絕對用語要特別檢查
• 第 4 題（5%）｜位址寬度與頁表大小——涵蓋 虛擬位址位元數決定什麼、單層與多層頁表誰比較省記憶體、32 位元虛擬位址配 8 KB 頁時頁表要幾個條目、多層頁表的轉換時間。要留意頁面大小不是常見的 4 KB，偏移位元數要重算
• 第 5 題（5%）｜記憶體牆（memory wall）——涵蓋 它的定義、加大 RAM 能不能解決、記憶體內運算的適用範圍、記憶體內運算與近資料處理靠什麼緩解它。想清楚記憶體牆的瓶頸到底在哪。十年唯一一次考 in-memory computing 與 near-data processing
• 第 6 題（5%）｜forwarding 的主要目的——四個選項分別對應三種危障與時脈週期，要能把 forwarding 精準對到它真正處理的那一種
• 第 7 題（5%）｜結構危障的特徵——選項混入了另外兩種危障的描述。與第 6 題合起來，等於把三種危障的定義考了兩遍
• 第 8 題（5%）｜解決資料危障的常見技術：選項有 forwarding、插入停頓、程式碼排程、分支預測等。要把每種技術對到它處理的危障類型
• 第 9 題（5%）｜浮點與整數運算的結合律——選項把「整數」與「浮點」對調。這題是十年唯一一次把「數值誤差」放進平行程式設計的脈絡：同一組數字換個加總順序，平行化後的結果可能不同
• 第 10 題（5%）｜浮點指數為什麼要加偏移量（bias）——選項有「增加可表示範圍」「減少儲存空間」等誘答。要能說出 bias 在「比較大小」這件事上帶來的好處

作業系統考點（11–20）

• 第 11 題（5%）｜TLB 與頁表——涵蓋 TLB 快取的對映方向、多層頁表為何更依賴 TLB、頁數與頁框數是否「總是」相等、頁表的擁有粒度是程序還是執行緒。方向顛倒與「總是」這兩種手法在同一題裡各用了一次。第二項與 109 年第 9 題一字不差
• 第 12 題（5%）｜死結、飢餓與上下文切換——涵蓋 銀行家演算法屬於哪一類手法、無死結是否「保證」無飢餓、上下文切換是否「一定」要更新頁表、執行緒與程序的切換開銷比較。第三項要區分「程序切換」與「同程序的執行緒切換」（115 年第 16 題又考一次）
• 第 13 題（5%）｜Little's Law 與負載平衡——涵蓋 Little's Law 的適用範圍、pull migration 的定義、push 與 pull 能不能並存、遷移與處理器親和性的關係。最後一項 111 年第 17 題已經考過
• 第 14 題（5%）｜虛擬化與半虛擬化——涵蓋 VMM／hypervisor 的職責、半虛擬化下客體能不能直接控制硬體、半虛擬化提供的環境與客體偏好的系統相不相同、客體要不要被修改。全虛擬化與半虛擬化的分界就在後兩項
• 第 15 題（5%）｜資訊安全——涵蓋 緩衝區溢位的發生場合、機密性與完整性各自被破壞時代表什麼、蠕蟲的複製機制、DoS 攻擊的目的。機密性與完整性的定義是全題核心，115 年第 17 題又考一次
• 第 16 題（5%）｜容器與虛擬機：與 110 年第 14 題、113 年第 14 題一字不差（第三次出現）
• 第 17 題（5%）｜分離 mechanism 與 policy 的目的：與 107 年第 9 題、113 年第 15 題一字不差（第三次出現）
• 第 18 題（5%）｜PCS／SCS、優先權反轉、競爭條件：與 113 年第 17 題一字不差
• 第 19 題（5%）｜valid-invalid bit、monitor、銀行家、COW：與 113 年第 19 題一字不差
• 第 20 題（5%）｜哪些指令應該是特權指令：選項有設定計時器、清除記憶體、關閉中斷、讀時鐘、發出 trap。判準是「使用者程式執行這道指令會不會危害系統或其他程序」。這題是 109 年第 3 題（VM 下哪些是敏感指令）的同一組選項換個問法

這份考卷的難點

1. 第 2 題有一個 ECC 細節超出一般課本範圍。 要知道不同儲存媒體常用的 ECC 編碼不同，這是全卷唯一一個需要課外知識的選項。
2. 第 14 題的半虛擬化定義非常繞。 選項的英文讀起來像是好事，要回頭想：半虛擬化提供的介面究竟與客體偏好的系統相同還是不同？客體又為什麼必須被修改？ 這一題有兩個選項互相矛盾，看出矛盾就能同時定住兩個。
3. 第 12 題與第 19 題在同一份卷子裡互相對照：兩題各用一個選項描述銀行家演算法的歸類，但兩個選項的說法不一樣。沒注意到這組對照的人很可能兩題給出一致的判斷，等於必錯一題。
4. 第 4 題的頁表條目數：頁面是 8 KB 而不是習慣的 4 KB，反射性地套用 12 bits 偏移就會錯。

準備建議

• 114 是「做過考古題就有分」最極端的一年：第 16–19 題連續四題 20 分全部原題重出，加上第 11 題、第 20 題也是舊題改寫。110、113 兩份練熟，114 開場就有四分之一的分數
• 計組段首度出現三個新主題（ECC、記憶體牆／近資料處理、記憶體 bank 與交錯），而且都是現代架構的趨勢題。116 年很可能延續這個方向，建議補齊：
• ECC：SECDED 的原理、不同儲存媒體用的編碼差異
• 記憶體牆：in-memory computing、near-data processing、processing-in-memory
• 記憶體平行：bank、rank、channel、interleaving 的差別
• 「always / never / regardless / only」這類絕對字眼是高風險選項的標記。這一年有好幾個選項用了這種寫法（第 3、5、11、12 題），看到就要特別停下來驗證，不要順著語氣讀過去
• 銀行家演算法的歸類，中央十年考了五次（106 第 13、109 第 11、110 第 13、113 第 19、114 第 12 與 19）。這是中央硬體最穩定的送分點，也是最常見的失分點
• 全卷 100 分逐選項倒扣但有 0 分下限，代表扣到底就不會再扣。如果做到一半發現前面錯很多，後面反而可以放手作答——這與 112 年（無下限）的策略不同