電子工程 113 年電子計算機原理考古題

控制器（controller）是負責電腦與周邊設備（例如印表機、網路卡等） 之間通訊（communication）的元件；當控制器以直接記憶體存取（Direct Memory Access；DMA）方式運作時，可以直接與主記憶體（main memory） 進行資料交換，而不需要依賴中央處理器（CPU）。試解釋為何直接記憶 體存取（DMA）對電腦效能（performance）是重要的技術？但同時也會 加劇馮紐曼瓶頸（von Neumann bottleneck）？（25 分）

CSMA/CD（載波感測多重存取/碰撞偵測）和CSMA/CA（載波感測多重 存取/碰撞避免）是兩種常見的網路協定（protocol）。CSMA/CD 以偵測碰 撞是否發生並解決碰撞問題來提高網路效率；CSMA/CA 則採用避免碰撞 的方式，在傳輸前透過等待退避和頻道偵測來減少碰撞的機率。試分析為 什麼在無線網路環境中，CSMA/CA 相較於CSMA/CD 是更適合的通訊 協定？（建議的分析面向包括：技術可行性、網路效能，隱藏節點問題 等等）（25 分）

泡泡排序（Bubble Sort）是一種排序演算法，透過逐步交換相鄰元素將 序列按大小順序排列。試比較與評論下列兩個版本的泡泡排序程式（in Python）。（25 分） def bubble_sort_v1(arr): n = len(arr) for i in range(n): for j in range(n - 1): if arr[j] > arr[j + 1]: arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j] def bubble_sort_v2(arr): n = len(arr) for i in range(n): swapped = False for j in range(n - i - 1): if arr[j] > arr[j + 1]: arr[j], arr[j + 1] = arr[j + 1], arr[j] swapped = True if not swapped: break char toHexDigit(int num) { if (num < 10) return '0' + num; else return 'A' + (num - 10); } void printHexFromBinary(int num) { int leading_zero_found = 0; unsigned int mask = 0xF0000000; int shift_amount = (sizeof(int) * 8) - 4; printf("0x"); for (int i = 0; i < sizeof(int) * 8 / 4; i++) { int hex_digit = (num & mask) >> shift_amount; if (hex_digit != 0 || leading_zero_found){ leading_zero_found = 1; printf("%c", toHexDigit(hex_digit));} mask >>= 4; shift_amount -= 4; } if (!leading_zero_found) printf("0"); printf("\n"); }

下列是一個C 語言的函式（printHexFromBinary）和一個輔助的小函式 （toHexDigit），若呼叫此函式（printHexFromBinary）時傳入一個正整數， 則函式執行完畢會傳回此正整數的十六進位表示法。試論述此函式 （printHexFromBinary）如何完成上述的轉換功能。（25 分）