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年公務人員特種考試警察人員、一般警察人員、
國家安全局國家安全情報人員、移民行政人員考試及
114年特種考試退除役軍人轉任公務人員考試試題
考 試 別
：
一般警察人員考試
等 別
：
二等考試
類科組別
：
刑事警察人員數位鑑識組
科 目
：
計算機系統（包括計算機結構、作業系統）
考試時間
：
2小時 座號：
※注意：禁止使用電子計算器。
不必抄題，作答時請將試題題號及答案依照順序寫在試卷上，於本試題上作答者，不予計分。
本科目除專門名詞或數理公式外，應使用本國文字作答。
代號：
20220
頁次：
2
－
1
4-bit
ALU
Multiplicand
Register (4-bit)
Product
Register (8-bit) Control
Test
Shift Right
Write
一、有一個 4位元的算術邏輯運算（ALU）之硬體架構設計如圖，可以執
行如圖的無號數（Unsigned Number）4位元乘法運算，請回答下列問
題：
請寫出 Control Test 的演算法（或是流程圖）。（10 分）
給定兩個十進位數字被乘數（Multiplicand）5和乘數（Multiplier）12，
請用上述所寫出之 Control Test 的演算法（或流程圖）完成圖ALU
的運算，需寫出執行的過程。（10 分）
若要將圖擴展成 32 位元的 ALU，且可以執行無號數和有號數（Signed
Number）的乘法運算，請說明可以如何擴展或是設計？（5分）
圖圖
1 0 0 0
1 0 0 1
ﺪ
1 0 0 0
0 0 0 0
0 0 0 0
1 0 0 0
1 0 0 1 0 0 0
×
代號：
20220
頁次：
2
－
2
二、有一個 32 位元的 CPU 執行有號數（Signed Number）的加法運算或是減
法運算，運算結果有可能發生滿溢（Overflow）的情況，請回答下列問題：
請說明加法運算與減法運算會發生滿溢的情形為何？（15 分）
請設計一個電路（或演算法）來檢查運算結果是否發生滿溢？（10 分）
三、假設有一個程式在某單一處理器（CPU）上執行的指令中有 2.5 ×109行
（道）算術類指令，1.2 × 109行（道）load/store 類指令，2.0 × 108行（道）
分支（Branch）類指令，此處理器對算術類指令的 CPI（Clock Cycles Per
Instruction）為 1，load/store 類指令的 CPI 為10，分支類指令的 CPI 為
5，且處理器的時脈頻率是 2 GHz，請回答下列問題：
請問此程式的執行時間和平均 CPI 是多少（若有小數計算到小數點二
位）？（10 分）
如果程式平行化後分別在 4個和 8個處理器核心上執行，每個處理器
的時脈頻率依舊是 2 GHz，每個處理器上執行分支類指令數維持不變，
但於 4個核心上執行算術類指令數以及 load/store 類指令數為原該指
令數除以 2.8，於 8個核心上執行算術類指令數以及 load/store 類指令
數為原該指令數除以 5.6，請問平行化後對於單處理器執行結果分別
提升多少（若有小數計算到小數點二位）？（15 分）
四、虛擬記憶體（Virtual Memory）的功能可以使多個程式間有效及安全地分
享主記憶體，同時虛擬記憶體也必須和快取記憶體（Cache Memory）系
統階層式的共同工作，所以除非資料已經存在於主記憶體中，否則不能
存在於快取記憶體中。設計上虛擬記憶體會使用頁（Page）表和轉譯側
查緩衝器（Translation-Lookaside Buffer, TLB）對應到主記憶體，請回答
下列問題：
記憶體階層存取效能（Performance）兩個常用的衡量指標命中（Hit）
和錯失（Miss），請說明何謂命中？何謂錯失？以及如何影響記憶體效
能？（10 分）
在記憶體階層的整體運作上，主記憶體存取可能會遇到三種錯失：TLB
錯失、頁錯失和快取（Cache）錯失。設想這三種錯失，有一種或是多
種發生，可以組合成七種可能性。請對每一種可能性，說明是否真的
會發生且在什麼情況下會發生？（15 分）