刑事警察人員 102 年計算機系統考古題

討論計算機指令集架構（instruction set architecture, ISA）設計時，有所謂零個運算 元（zero-operand）、一個運算元、二個運算元、三個運算元、四個運算元的分類方 法。試問：（每小題5 分，共20 分） 一般而言，零個運算元指令集架構的加法運算指令應分別自何處、取得幾個運算 元？運算結果應儲存於何處？ 一般而言，一個運算元指令集架構的加法運算指令應分別自何處、取得幾個運算 元？運算結果應儲存於何處？ 一般而言，二個運算元指令集架構的加法運算指令應分別自何處、取得幾個運算 元？運算結果應儲存於何處？ 一般而言，四個運算元指令集架構的加法運算指令其第四個運算元的作用為何？

假設系統中有四個行程（processes）P1 至P4，其所需CPU 時間分別為{6, 2, 13, 5}， 到達系統時間順序依序為P1 至P4，本文切換（context switch）所需時間為1。 試問：（每小題5 分，共20 分） 採用先到先做法（first come first served）排程時，四個行程完成的順序為何？ 採用最少CPU 時間工作優先法（shortest job first）排程時，四個行程完成的順序 為何？ 採用循環式排班演算法（round robin）排程，並假設每次時間配額（time quantum） 為3 時，四個行程完成的順序為何？ 以上三個方法所得到的平均等待時間（average waiting time）大小順序依序為何？

某計算機其記憶空間為232個位址，每個位址可存放一位元組（byte）；其虛擬記憶體 系統（virtual memory system）之頁（page）大小為4KB（kilo bytes），主記憶體 （main memory）的容量為2GB（giga bytes）。試問此記憶體系統的：（每小題5 分， 共20 分） 主記憶體內的頁框（page frames）數為何？ 頁表（page table）內的項目（entries）數為何？（假設此頁表為單層的結構，並 基於完整的頁表來回答本題。） 此頁表應如何存取？亦即，應如何決定需要的項目何在？ 何謂頁錯誤（page fault）？發生時，一般將由系統中那一個機制來處理？ 102年公務人員特種考試警察人員考試、 102年公務人員特種考試一般警察人員考試及 102年特種考試交通事業鐵路人員考試試題 類 科： 刑事警察人員數位鑑識組 全一張 （背面）

某機器碼（machine code）在一個精簡指令集計算機（reduced instruction set computer, RISC）的管線式執行（pipelined execution）下，共使用了x 個機器時脈週期（machine clock cycles）且x 遠大於一般的管線深度。試問：（每小題5 分，共20 分） 若機器時脈速率為4GHz，則執行此機器碼耗時若干？ 經重新設計，機器時脈速率提升為6GHz，然而此機器碼需使用1.8x 個機器時脈 週期。則此機器碼耗時又為若干？ 為了提升執行速度，我們先分析此機器碼，發現其可同時派發來執行（issue for execution）的指令數平均為3。於是我們重新設計此機器使其能於一個機器時脈 週期內同時派發二道指令。則此情形下，是否可預期新設計對此機器碼的執行速 度可達2 倍？並詳細說明之。 為了充分發揮指令平行度以求機器對此機器碼的執行速度達到 3 倍，則此機器 應能於一個機器時脈週期內同時派發多少道指令方足以保證達成？並詳細說明之。

在快取記憶體（cache memory）的設計中，其效能評估的數學式是 AMAT(average memory access time)=HT(hit time)+MR(miss rate)×MP(miss penalty) 下列六種優化技術中： 選擇恰當快取區塊（cache block 或稱line）大小； 使用較大的快取； 使用較高的關聯度（associativity)； 使用多層的快取； 給予讀取較寫入較高的優先度； 避免在索引（indexing）時需要作位址轉換（address translation) 試問： 何者有助於降低hit time？（6 分) 何者有助於降低miss rate？（8 分) 何者有助於降低miss penalty？（6 分)