電子工程 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）

數字在電腦中以二進位表示。請說明：將十進位數字「25」轉換成二 進位，並列出轉換步驟。說明「位元」（Bit）和「位元組」（Byte）的 關係。一個ASCII 字元需要多少位元組？為什麼電腦使用二進位而不 是十進位？說明至少兩個理由。如果一個檔案大小是「1MB」，這相當 於多少位元組（Bytes）？多少位元（Bits）？請列出計算過程。（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）

電腦的輸入輸出系統連接各種周邊裝置。請說明：列出五種常見的輸 入裝置和五種輸出裝置。什麼是「USB」（Universal Serial Bus）？它 有那些優點？說明「隨插即用」 （Plug and Play）的意義。比較「HDD」 （傳統硬碟）和「SSD」（固態硬碟）的差異，包括運作原理、速度、價 格等面向。（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）

排序（Sorting）是資料處理的基本操作。請說明：為什麼需要排序？ 舉出三個日常生活中需要排序的實際例子。簡單說明「氣泡排序法」 （Bubble Sort）的運作原理，並畫圖示範如何排序[5, 2, 8, 1, 9]這組數字。 比較「由小到大排序」和「由大到小排序」，那個比較常用？為什麼？ 如果資料量很大（如一百萬筆），排序會遇到什麼問題？應該如何改 善？（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）

函數（Function）讓程式更容易維護和重複使用。請說明：什麼是「函 數」？使用函數有那些優點？解釋「參數」（Parameter）和「回傳值」 （Return Value）的意義，並舉例說明。什麼是「遞迴」（Recursion）？ 寫出計算階乘（如5! = 5 × 4 × 3 × 2 × 1）的遞迴函數虛擬碼。遞迴和迴 圈（Loop）都可以重複執行，它們有何不同？在什麼情況下遞迴比較適 合？（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）

人工智慧（AI）正在影響各行各業。請說明：簡單解釋「人工智慧」、 「機器學習」、「深度學習」這三個名詞的意義及其關係。舉出三個 AI 在日常生活中的應用實例（如臉部辨識、語音助理、推薦系統等）， 並說明它們如何運作。說明「訓練資料」對AI 模型的重要性。如果訓 練資料有偏差，會造成什麼問題？你認為未來10 年內，AI 可能取代 那些工作？那些工作較不容易被取代？請說明理由。（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）