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102年公務人員特種考試外交領事人員及外交行政人員
考試、102年公務人員特種考試法務部調查局調查人員
考試、102年公務人員特種考試國家安全局國家安全情
報人員考試、102年公務人員特種考試民航人員考試、
102年公務人員特種考試經濟部專利商標審查人員考試試題
代號：70330
考 試 別： 專利商標審查人員
等 別： 三等考試
類 科 組： 資訊工程
科 目： 計算機結構
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。
（請接背面）
全一張
（
正面
）
一、假設執行某個程式時，其中浮點運算指令（FP）耗時 90 秒、整數指令（INT）耗時
200 秒、搬入與儲存指令（Load/Store）耗時 160 秒、跳躍指令（Branch）耗時 50
秒。如果要將整數指令加快，使得該程式達到原來 1.25 倍的快速，那麼整數指令應
該要加速到原來的幾倍？（16 分）
二、在二進位乘法中，當乘數為 0時，會將乘積移一個位元；當乘數為 1時，會將被乘
數與乘積相加。以上為傳統的作法，Booth 演算法則將之做了一些改良。以 A×B為
例，假設乘數 B的兩個相鄰位元為 bi與bi-1，Booth 演算法會根據 bi與bi-1的4種
組合做出判斷。以下就 3種組合做探討。
當bi與bi-1為01 時，應對被乘數做什麼？（4分）
說明
的理由。（4分）
當bi與bi-1為10 時，應對被乘數做什麼？（4分）
說明
的理由。（4分）
當bi與bi-1為11 時，應對被乘數做什麼？（4分）
說明
的理由。（4分）
三、在 32 位元的浮點數中，從左算起的第一個位元表示正負數（0為正；1為負），接下
來的 8個位元表示指數（exponent bias 為127），最後的 23 個位元為分數（fraction，
隱含有一個不顯示但為 1的位元）。
以二進位表示-10.375。（10 分）
將二進位 0 10000011 10001000000000000000000 表示成十進位。（10 分）
102年公務人員特種考試外交領事人員及外交行政人員
考試、102年公務人員特種考試法務部調查局調查人員
考試、102年公務人員特種考試國家安全局國家安全情
報人員考試、102年公務人員特種考試民航人員考試、
102年公務人員特種考試經濟部專利商標審查人員考試試題
代號：70330
考 試 別： 專利商標審查人員
等 別： 三等考試
類 科 組： 資訊工程
科 目： 計算機結構
全一張
（
背面
）
四、圖 1中的指令碼當沒有 data forwarding 時需要執行 15 個cycles，這是因為第一個指
令執行 1個cycle 之後會執行第二個指令，第二個指令執行 1個cycle 之後，必須再
等待（stall）2個cycles 才會執行第三個指令，第三個指令執行 1個cycle 之後會執
行第四個指令，第四個指令執行 1個cycle 之後會執行第五個指令，第五個指令執
行1個cycle 之後，必須再等待（stall）2個cycles 才會執行第六個指令，第六個指
令執行 1個cycle 之後會執行第七個指令，第七個指令執行完需要 5個cycles。
所以 15 = 1+1+（2 stalls）+1+1+1+（2 stalls）+1+5。（底下答案須依照此方式列出）
圖1中的指令碼當有 data forwarding 時需要執行幾個 cycles？必須依照上述方式
列出。（10 分）
圖2中的指令碼具有相同的功能，但所需的 cycles 較少，當有 data forwarding 時它
需要執行幾個 cycles？必須依照上述方式列出。（10 分）
五、假設 cache miss 的penalty 為200 個cycles，其中指令 cache 的miss rate 為2%、資
料cache 的miss rate 為5%。另外假設理想的 CPI（cycles per instruction）為 2、程
式執行中 Load/Store 指令的比例為 40%。依據以上假設，真正的 CPI 值會是多少？
（20 分）
圖
2
圖1
lw $t1, 0($t0)
lw $t2, 4($t0)
sub $t3, $t1, $t2
sw $t3, 12($t0)
lw $t4, 8($t0)
sub $t5, $t1, $t4
sw $t5, 16($t0)
lw $t1, 0($t0)
lw $t2, 4($t0)
lw $t4, 8($t0)
sub $t3, $t1, $t2
sw $t3, 12($t0)
sub $t5, $t1, $t4
sw $t5, 16($t0)