102年專門職業及技術人員高等考試律師、
會計師、不動產估價師、專利師考試試題
代號：類 科： 專利師
科 目： 計算機結構
考試時間： 2 小時 座號：
※注意： 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。
禁止使用電子計算器。
（請接背面）
全一張 70660 （正面）
71260
一、今有一 C 語言程式，一精簡指令集計算機（RISC, Reduced Instruction Set Computer），
及一複雜指令集計算機（CISC, Complex Instruction Set Computer）。
兩個計算機使用的編譯器（compiler）是否可為同一個？為何如此？（6 分）
轉譯成機器碼後，兩個計算機的機器碼一般而言何者有較多道指令？為何如此？
（7 分）
執行該程式的機器碼時，兩個計算機一般而言何者較快？為何如此？（7 分）
二、效能一般指的是計算機執行機器碼程式時的速度，通常以所需的時間來反映。相關計算 式如下：程式執行時間 = 執行的機器指令數 × 平均每道指令所花費時脈數 × 時脈週期
透過編譯器與組譯器（assembler）可以改善上式中那些參數？並扼要說明之。
（6 分）
透過積體電子技術無法改善上式中那些參數？並扼要說明之。（7 分）
若機器碼程式共執行了 1010道指令，其中 45%為數據處理（data processing）類指 令，其平均每道指令所花費時脈數為 1.5；30%為數據搬移（data movement）類 指令，其平均每道指令所花費時脈數為 2.5；20%為控制流向（control flow）類指 令，其平均每道指令所花費時脈數為 4.0；其餘為系統呼叫（system call）類指令，
其平均每道指令所花費時脈數為 20.0。則程式執行時間在時脈頻率為 5 GHz 時為 若干？（7 分）
三、在處理器的設計中：
一般是如何定義出字元（word）的大小？（6 分）
若稱其記憶體空間有 4 GB（G 表 giga 或稱為接近 109的 2 的整數次方值；B 表 byte），則一般稱其為幾個位元的架構？（7 分）
何謂管線化（pipelined）的指令執行方式？何謂超純量（superscalar）的指令執行 方式？（7 分）
102年專門職業及技術人員高等考試律師、
會計師、不動產估價師、專利師考試試題
代號：類 科： 專利師
科 目： 計算機結構
全一張 70660 （背面）
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四、設有一計算機，若僅考慮中央處理器（CPU），某應用程式執行的情形為：數據處 理（data processing）類指令執行的比例為 50%，數據搬移（data movement）類指 令執行的比例為 30%，以及控制流向（control flow）類指令執行的比例為 20%。理 想情況下，管線化處理時每道指令所花費的時脈數（CPI, Cycles Per Instruction）為 1.0。以下計算結果均請取至小數點後兩位：
若僅考慮數據相依性（data dependency）造成的管線停頓，以致於 35%的指令需 停頓 1 個週期、25%的指令需停頓 2 個週期。則此時的 CPI 將為若干？（6 分）
若僅考慮控制相依性（control dependency）造成的管線停頓，以致於在 20%的控 制流向指令中，有 40%因不改變控制流向而不需停頓，另 60%因改變控制流向而 需停頓 4 個週期。則此時的 CPI 將為若干？（7 分）
同時考慮數據相依性及控制相依性時，有 1/5 的數據相依造成的管線停頓及 1/3 的控制相依造成的管線停頓將與另一種管線停頓重疊。則此時的 CPI 將為若干？
（7 分）
五、在精簡指令集計算機（RISC, Reduced Instruction Set Computer）設計中：
同時配備有指令快取記憶體（instruction cache memory）及數據快取記憶體（data cache memory）有何特殊重要性及優勢？請針對 RISC 的特性作答。（6 分）
程式中那些類別的指令會用到指令快取記憶體？那些類別的指令會用到數據快取 記憶體？並分別具體舉例說明之。請儘量用專業的指令類別名稱答題。（7 分）
設程式執行時對指令快取記憶體及數據快取記憶體的存取數比例為 2：1，且在理 想快取設計下的每道指令時脈數（CPI）為 1。若實際情況下指令快取記憶體的 錯失率（miss rate）為 20%，錯失懲罰（miss penalty）為 12 個時脈週期；數據快 取記憶體的錯失率為 35%，錯失懲罰為 15 個時脈週期。則實際的 CPI 為若干？
（計算結果請取至小數點後一位。）（7 分）
