專利師 113 年計算機結構考古題

在計算機結構中，2 對1 多工器（2-to-1 Multiplexer）是一個常用的電路。 考慮一個2 對1 多工器Y = Mult(A,B,S)，就是在兩個輸入訊號（A 或B） 當中選取其中一個來當作輸出訊號（Y），選取的原則由一控制訊號（S） 來決定。如果S = 1，那就Y = A。如果S = 0，那就Y = B。請回答下列 有關多工器的問題。 請畫出A, B, S, Y 四個訊號的真值表（Truth Table）。（8 分） 請利用AND、OR 與NOT 邏輯運算元（logic operator）來表示Y 與A, B, S 的關係。（8 分） 考慮一個4 對1 多工器Z=Mult4（A,B,C,D,S,T），其中： 當S = 0，T = 0 時，Z = A；當S = 1，T = 0 時，Z = B； 當S = 0，T = 1 時，Z = C；當S = 1，T = 1 時，Z = D。 請利用AND、OR 與NOT 邏輯運算元，來表示Z 與A, B, C, D, S, T 的關係。（9 分）

AI 伺服器的運算能力常以FLOPs 來表示其運算的效能。 請解釋FLOPs。（9 分） 請解釋FP 32。（8 分） 請解釋FP 64。（8 分） 71260

考慮以下計算機，其所執行之程式有四種指令，每種指令之特性如下表 的各欄位所示。其中NC 表示“不需計入考量”。在本題中，計算效能 （throughput）定義為每秒可執行的指令數。 指令 在程式占 有之比重 擷取時間 解碼時間 ALU 執行時間 記憶體 儲存時間 結果寫入 （WB）時間 Load 25% 2ns 2ns 2ns 2ns 2ns Store 20% 2ns 2ns NC Arithmetic 30% 2ns NC 2ns Branch 25% 2ns NC NC 如果該電腦以single-cycle processor 實現。請問throughput 是多少？ （8 分） 如果該電腦以multi-cycle processor 實現。請問throughput 是多少？ （8 分） 如果該電腦以5-stage pipelined processor 實現。假設沒有任何資料錯 置或是結構錯置的發生，也不計中斷時間，請問throughput 是多少？ （9 分）

總工作量（Work）的定義就是處理器花在某個程式上的時間總和（不包 含待命時間）。而工作深度（Depth）就是根據計算的相依性，找出相依 性最長的那件工作。如下圖所示： 本圖所示之例子，一個程式的工作是將16 個數加總起來，如果我們把所 有運算步驟的相依性繪製成一個圖，那麼Depth 是4，而Work 是15。 現今考慮一個程式的工作是將N 個數加總起來的時候： 請建立Work 與N 的關係式。（12 分） 請建立Depth 與N 的關係式。（13 分）