100年專門職業及技術人員高等考試律師、會計師、
社會工作師、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： 可以使用電子計算器。
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。
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一、什麼叫做一個位址的指令集（one-address instruction set）？（4 分）
什麼叫做零個位址的指令集（zero-address instruction set）？（4 分）
零個位址的指令集的電腦比起一個位址的指令集的電腦優缺點何在？（6 分）
請利用一個位址的指令集寫出將記憶體中的兩數 A 和 B 相加，然後結果存回 C 的組合語言程式，並說明每個指令的意義。（8 分）
請用零個位址的指令集寫同樣的程式，並說明每個指令的意義。（8 分）
二、假設一個 CPU 的 clock rate 為 8 GHz，那麼其 cycle time 為幾秒？（4 分）
一個程式在一個 clock rate 為 4GHz 的 CPU 需要 10 秒的執行時間，假設我們改進 了這個 CPU 的設計，讓同樣的程式可以在 8 秒執行完畢，但所需的 CPU cycle 變 成原來的 1.2 倍，那麼現在新 CPU 的 clock rate 為多少 GHz？（12 分）
三、設計一個一位元的全加法器，假設輸入為 A、B、Carry-in，輸出為 C、Carry-out，
寫出其真假值表。（8 分）並畫出其簡化過後的邏輯閘圖。（12 分）
四、假設一個指令可以分成指令擷取（instruction fetch）、指令解碼（instruction decode）、
指令執行（instruction execution）、結果存回（result store）四個步驟。請問：
若我們按照此四個步驟來做 pipeline 執行，對一個有 1000 個指令的程式，本來需 要 10 秒的執行時間，採用 pipeline 後最快可在幾秒內執行完畢？（10 分）
若其中的第 101 個指令無法 pipeline，必須等第 100 個指令執行完後才可以執行，
其他指令都可以 pipeline，那麼在此情況下程式多快可以執行完畢？（10 分）
五、假設一個程式的指令 cache 的錯失率（miss ratio）為 2%，資料 cache 的錯失率為 4%。如果 CPU 執行一個指令需 2 個 cycle time，而一個 cache 錯失（不管是指令或 資料）的代價是 100 個 cycle time。假設程式中有 36%的指令會使用到資料 cache，
那麼此程式執行的時間會是在完美 cache（0%錯失率）情況下的幾倍？（14 分）
