電力工程 114 年計算機概論考古題

電腦系統由五大主要單元組成，其中一個是中央處理器（CPU），主要包 括「控制單元」與「算術邏輯單元」。請列出電腦系統，除CPU 之外的 其他四個組成單元，並說明它們的作用；也請說明CPU 的「控制單元」 與「算術邏輯單元」的作用。（20 分）

如果任何布林函數（Boolean function）可以藉著重複使用一種邏輯閘或 一組邏輯閘來建構，則稱該邏輯閘或該組邏輯閘為通用的（universal）。 例如，集合{AND, OR, NOT}是一組通用的邏輯閘。請寫出AND, OR, 與 NOT 邏輯閘的真值表。然後使用這三種邏輯閘設計與畫出一個2 對1 多 工器，並說明其動作。所謂的2 對1 多工器為一個組合邏輯模組，它由 兩個資料輸入端（I0 與I1）、一個標的選擇線（S）與一個資料輸出端（Y） 組成。當選擇線（S）為邏輯0 時，輸入資料端I0 的值即傳送到資料輸 出端（Y）；當選擇線（S）為邏輯1 時，輸入資料端I1 的值即傳送到輸 出端（Y）。（20 分）

TCP/IP 協定堆疊是網路運作的基礎，是一種分層架構的設計。請闡述分 層架構設計的兩個好處，也請列出TCP/IP 協定堆疊各層協定的名稱，並 闡述各層的主要作用。（20 分）

目前固態硬碟（SSD，solid-state disk or solid-state driver）已經廣泛地使 用在計算機（或稱電腦）系統或是當作資料儲存的隨身碟。目前用來生 產固態硬碟的NAND Flash 有四種，分別是單層式儲存（SLC）、多層式 儲存（MLC，通常用來指稱雙層式儲存）、三層式儲存（TLC）、四層式 儲存（QLC）。請說明這四種NAND Flash 的差異，再由使用者觀點，比 較它們的讀寫速度、使用壽命與成本。（20 分）

資料結構是程式設計領域很重要的概念。請闡述佇列（Queue）與循環佇 列（Circular Queue）的差別與各別的應用場合。若使用陣列實作這兩種 佇列，那一種較為浪費儲存空間？請闡述原因。（20 分）

在計算機（或稱電腦）系統或是計算機網路中，資訊傳輸的安全性倍受 重視。為此，許多不同的加密與解密技術（或稱演算法）廣泛的應用於 此等系統中，研究這些技術的專門學問則稱為密碼學（cryptography）。 然而這些技術可以歸納為兩大類：對稱式密碼學（symmetric cryptography）與非對稱式密碼學（asymmetric cryptography）。請說明這 兩者的區別。又公鑰（public key）與私鑰（private key）與上述兩種密碼 學有何關連？請說明之。（20 分）

結構化程式設計中，常提到的三種基本控制結構是那些？請各舉一個 簡單的範例並使用虛擬代碼（Pseudo Code）或任何程式語言實現所舉 範例。（20 分）

欲將桌上型計算機（或稱電腦）連接到網際網路時，必須設定下列四個 TCP/IP 通訊協定的項目：IP（internet protocol）位址、子網路遮罩 （subnetwork mask）、預設閘道（default gateway）IP 位址、DNS（Domain Name System 或是Domain Name Server）IP 位址。請說明上述各項目的 功能。（20 分）

生成式AI 有許多應用方向，但也帶來新型態的倫理與社會議題。請舉 出兩個生成式AI 的應用案例，並針對生成式AI 的「深偽（Deepfake）」、 以及「偏見」這兩項議題，闡述問題怎麼產生，並提出可行的因應方式。 （20 分）

在計算機系統中，搜尋（search）資料為一個常用的演算法。今有一個N 個元素的陣列。請先由計算機科學的觀點定義什麼是演算法，再說明循 序搜尋（sequential search）與二元搜尋（binary search）的適用時機，並 使用運算的次數為時間單位，比較兩種搜尋方式在搜尋上述N 個元素的 陣列時的最小搜尋時間、平均搜尋時間與最大搜尋時間。（20 分）