108 年 國立中正大學會計與資訊科技學系碩士班會計組《計算機概論》

本題在測試考生對於作業系統基本功能的理解。作業系統是介於硬體與應用程式之間的軟體，負責管理電腦資源並提供應用程式執行的環境。

本題考驗考生對最短工作優先排班法 (Shortest Job First, SJF) 的理解，特別是其在計算行程等待時間的應用。SJF 是一種非先佔式 (non-preemptive) 的排班演算法，它會選擇執行時間最短的行程。

題目給定的行程及其所需時間如下：
P1: 7
P2: 3
P3: 6

在最短工作優先排班法下，行程的執行順序會是根據其所需時間由短至長。因此，執行的順序為 P2 -> P3 -> P1。

核心觀念

**飢餓（starvation）**是指某一個行程長時間甚至永久無法取得 CPU，原因通常是其他行程持續優先獲得處理機資源。

本題比較各種 CPU 排班法是否會讓某些行程因優先權過低而一直等不到執行機會。

判斷重點是：

• 是否存在固定的高低優先順序？
• 高優先權行程持續到達時，低優先權行程是否仍能取得 CPU？
• 排班法是否具有公平性或優先權調整機制？

解題方法

逐一檢查各排班法：

1. 若高優先權行程可以持續搶先執行，低優先權行程可能永久等待，會發生飢餓。
2. 若所有行程能輪流取得固定的 CPU 時間，通常不會發生飢餓。
3. 若採先到先服務，所有行程依抵達順序執行，等待中的行程最終都會輪到。
4. 若排程法具有回饋或優先權調整機制，長時間等待的行程可獲得較高執行機會。

因此，最典型會發生飢餓的是優先等級排班法。

選項分析

(a) 優先等級排班法——正確

優先等級排班法依行程優先權決定執行順序。若系統持續有高優先權行程到達，低優先權行程可能一直被延後。

例如：

• 行程 $P_1$ 的優先權較低，正在等待 CPU。
• 系統不斷加入優先權較高的 $P_2、P_3、P_4$。
• 每次 CPU 空出來時，都先執行新到達的高優先權行程。
• $P_1$ 因此持續等待，甚至永遠無法執行。

這就是飢餓現象。

常見的解決方法是 老化（aging）：行程等待時間越久，優先權逐漸提高，使其最終能取得 CPU。

(b) 循環排班法——錯誤

循環排班法（Round Robin）將 CPU 時間切割成固定的時間片，行程依佇列順序輪流執行。

本題考查 CPU 指令週期的基本流程。CPU 指令週期是指 CPU 從記憶體中讀取一條指令，並執行該指令所需要的時間。一個典型的指令週期包含以下幾個階段：

1. 指令抓取 (Fetch)：CPU 從記憶體中讀取下一條要執行的指令。
2. 指令解碼 (Decode)：CPU 解讀指令，確定要執行的操作以及涉及的運算元。
3. 執行 (Execute)：CPU 執行指令所指定的操作。這可能涉及到算術邏輯單元 (ALU) 的運算、數據傳輸等。
4. 寫回 (Write-back)：將執行結果寫回到暫存器或記憶體中。

選項 (a) 抓取指令 (Fetch Instruction) 是指令週期的一部分。
選項 (d) 執行指令 (Execute Instruction) 是指令週期最重要的部分。

核心觀念

本題考查作業系統的處理方式，尤其是：

• 批次處理（Batch Processing）：先收集一批工作或資料，集中處理，完成後統一產生結果。
• 即時處理（Real-Time Processing）：資料輸入後立即處理，並在嚴格時間限制內回應。
• 分時處理（Time-Sharing）：多位使用者同時使用系統，作業系統將 CPU 時間切割分配給各使用者。
• 多工處理（Multitasking）：同一時間執行多個程式或工作，提升 CPU 使用效率。

判斷關鍵在於：題目描述的是「工作如何被安排與處理」，還是「系統如何分配 CPU」。每月統一列印薪資明細表，屬於定期彙整、集中處理的工作。

解題方法

員工薪資明細表通常會在一個月份的出勤、加班、請假、獎金、扣款等資料彙整完成後，統一計算每位員工的薪資，再集中列印報表。

其處理流程可表示為：

這種工作具有以下特性：

1. 不要求每筆薪資資料輸入後立即完成處理。
2. 不需要系統在極短時間內回應。
3. 通常按照固定週期集中執行。
4. 可將多筆員工資料累積成一批後再處理。

因此，最適合使用批次處理作業系統。

選項分析

(a) 多工處理作業系統

錯誤。

多工處理是指作業系統能同時管理多個程式或工作，例如一邊編輯文件，一邊播放音樂。它強調的是系統同時執行多個工作的能力。

本題考查網路通訊協定中，關於電子郵件傳輸的相關知識。SMTP 是 Simple Mail Transfer Protocol 的縮寫，是網際網路上最廣泛使用的電子郵件傳輸協定。

SMTP 的主要功能是將電子郵件從寄件者傳送至收件者。因此，SMTP 伺服器通常扮演的是「寄信」的角色。

本題考查大數據 (Big Data) 的「4V」特徵。傳統上，大數據的特性被描述為 Volume (量), Velocity (速), Variety (多樣性), 和 Veracity (真實性)。有時也會加入 Value (價值) 成為 5V。

我們來對照選項：
(a) 資料量很大 (Volume)：這是大數據最基本的特徵之一，指的是數據的規模龐大。
(b) 資料傳輸速度快 (Velocity)：指的是數據產生的速度極快，需要即時或近乎即時地處理。

本題考查二進位數與十六進位數之間的轉換。轉換的關鍵在於將二進位數每四位一組，轉換成對應的十六進位數字。

給定的二進位數為 $(101110101101.10001)_2$。

首先，我們處理整數部分 $(101110101101)_2$：
從右邊開始，將二進位數每四位分成一組。如果最左邊不足四位，可以在前面補零。
$(1011 \ 1010 \ 1101)_2$

現在將每一組轉換成十六進位數字：

• $1011_2 = 1 \times 2^3 + 0 \times 2^2 + 1 \times 2^1 + 1 \times 2^0 = 8 + 0 + 2 + 1 = 11_{10}$。在十六進位中，11 表示為 B。
• $1010_2 = 1 \times 2^3 + 0 \times 2^2 + 1 \times 2^1 + 0 \times 2^0 = 8 + 0 + 2 + 0 = 10_{10}$。在十六進位中，10 表示為 A。

本題考查網路安全協定。在網際網路交易中，為了確保通訊的機密性、完整性和真實性，需要使用安全的通訊協定。

• (a) SSL (Secure Sockets Layer)：SSL（及其後繼者 TLS, Transport Layer Security）是一種安全協定，用於在網際網路上的兩個應用程式之間提供安全通訊。它主要用於網頁瀏覽 (HTTPS)，但也可應用於其他需要安全通訊的服務。SSL/TLS 能夠加密數據傳輸，防止數據被竊聽或篡改，並對伺服器和客戶端進行身份驗證。這正是網上交易所需的安全性。

本題旨在測試考生對作業系統核心功能的理解。作業系統負責管理電腦的各種硬體和軟體資源，並提供一個使用者與電腦互動的介面。

我們來逐一分析各選項：
(a) 檔案管理 (File Management)：作業系統負責管理硬碟上的檔案和目錄，包括檔案的創建、刪除、讀取、寫入、複製、移動等操作。這是作業系統的核心功能之一。
(b) 磁碟管理 (Disk Management)：這通常包含在檔案管理中，但也可能指對磁碟分區、格式化、檢查錯誤等操作。這也是作業系統提供的功能。

本題考查電腦病毒的常見特性。電腦病毒是一種惡意軟體，其設計目的是為了在未經使用者同意的情況下，影響電腦系統的正常運作。

電腦病毒通常具備以下特性：

• (a) 繁殖性 (Replication)：病毒能夠自我複製，將自身的拷貝散播到其他檔案或系統中。這是病毒最基本的特徵。

本題考查 Windows 作業系統的檔案目錄結構。

Windows 作業系統採用的是「樹狀結構」(Hierarchical Structure) 來組織檔案和目錄。在這種結構中，有一個根目錄 (Root Directory)，然後在其下可以創建子目錄，子目錄下還可以繼續創建子目錄，形成一個層層嵌套的結構，就像一棵倒過來的樹。

本題考查作業系統在行程管理方面的功能。行程 (Process) 是作業系統中正在執行的程式的一個實例。

作業系統的行程管理 (Process Management) 功能主要負責：

• 創建和刪除行程：啟動新程式或結束執行中的程式。
• 行程排程：決定哪個行程在何時獲得 CPU 的執行時間。
• 行程同步與通訊：協調多個行程之間的互動，防止衝突。

核心觀念

本題考查瀏覽器設定與 Proxy 伺服器的功能。

Proxy 伺服器是位於使用者與外部網站之間的中介伺服器，常具備快取功能。當多位使用者要求相同網站或檔案時，Proxy 可直接提供已儲存的內容，減少每次都向外部網站重新請求，因此能：

1. 縮短網頁或檔案的取得時間。
2. 減少對外網路頻寬的使用。
3. 降低區域網路連往外部網路的負荷。

解題方法

題幹的關鍵條件是「提高瀏覽網站的速度」與「減少連外網路的負荷」。

具有快取功能的 Proxy 伺服器，會暫存常被請求的網頁、圖片或檔案。使用者再次要求相同內容時，Proxy 可從本地快取回傳：

若快取中已有最新且可使用的內容，資料傳輸路徑可簡化為：

如此便不必每次連線至外部網站，符合題目所描述的兩項效果，因此正確答案為 (b)。

選項分析

(a) 設定 History

History 是瀏覽器的瀏覽歷史紀錄，用來記錄曾經造訪過的網站或網頁網址。

本題考查網路設備的功能，特別是連接不同網路的功能。

• (a) 集線器 (Hub)：集線器是一種簡單的網路設備，用於連接同一區域網路 (LAN) 中的多個設備，它會將接收到的數據訊號廣播到所有連接的埠，不具備連接不同網路的功能。
• (b) 訊號增強器 (Repeater/Signal Booster)：訊號增強器用於延長網路訊號的傳輸距離，它接收訊號並重新發送，但它也不具備連接不同網路的功能。
• (c) 路由器 (Router)：路由器是一種網路設備，用於連接兩個或多個不同的網路（例如，學校的內部網路與網際網路）。路由器能夠根據目標 IP 位址，選擇最佳的路徑來轉發數據封包，實現網路之間的通訊。
• (d) 閘道器 (Gateway)：閘道器是連接兩個不同協定網路的設備。

本題考查 CPU 狀態暫存器 (Status Register) 中常見的旗號 (flags)。狀態暫存器用於儲存 CPU 在執行指令後，與運算結果相關的一些狀態資訊，以及處理中斷等控制資訊。

常見的旗號包括：

• 進位旗號 (Carry Flag, CF)：表示加法運算產生了進位，或者減法運算產生了借位。
• 溢位旗號 (Overflow Flag, OF)：表示有符號數運算結果超出暫存器所能表示的範圍。
• 零旗號 (Zero Flag, ZF)：表示運算結果為零。
• 負旗號 (Sign Flag, SF)：表示運算結果為負數（通常是最高位元為 1）。

核心觀念

本題考查快取記憶體（Cache Memory）提升系統效能的主要原因，以及程式的區域性原理（Locality）。

CPU 執行程式時，若每次存取資料或指令都必須到速度較慢的主記憶體讀取，平均存取時間會增加。快取記憶體位於 CPU 與主記憶體之間，容量較小但速度較快，會保留近期或經常使用的指令與資料。

快取能有效提升效能，主要依賴兩種區域性：

1. 時間區域性（Temporal Locality）
   某項資料或指令最近被使用過，短時間內再次被使用的機率很高。
   例如迴圈中的指令會反覆執行。

2. 空間區域性（Spatial Locality）
   某項資料或指令被使用後，其附近位置的資料或指令也很可能很快被使用。
   例如程式通常會依序執行連續的指令，因此快取會以區塊（Cache Block／Cache Line）為單位載入相鄰內容。

因此，快取命中時，CPU 可直接從較快速的快取取得內容，減少存取主記憶體的時間。

解題方法

判斷各選項是否正確時，應抓住快取的核心功能：

快取透過保存近期或鄰近的指令與資料，利用程式的時間區域性與空間區域性，降低平均記憶體存取時間。

平均記憶體存取時間可概念性表示為：

快取的存在目的，是提高快取命中率，並讓命中時的存取速度遠快於主記憶體。這項機制的根本依據就是程式的區域性，而非平行處理或同時執行多個指令。

選項分析

(a) 快取記憶體可以利用到程式的區域性（Locality）

正確。

程式執行通常具有時間區域性與空間區域性：

• 迴圈會重複使用相同指令，呈現時間區域性。
• 陣列或連續指令通常會依序存取，呈現空間區域性。

核心觀念

TLB（Translation Lookaside Buffer，轉譯後備緩衝器）是位於 CPU／記憶體管理單元（MMU）附近的高速快取，用來暫存近期使用過的「虛擬頁號」與「實體頁框號」的對映關係。

虛擬記憶體系統中，CPU 產生的虛擬位址通常分為：

TLB 主要查詢虛擬頁號，快速取得對應的實體頁框號，再與頁內位移組合成實體位址：

若 TLB 命中，即可快速完成位址轉換；若 TLB 未命中，系統必須查詢主記憶體中的頁表，再將結果載入 TLB。因此，TLB 的主要功能是加速虛擬位址到實體位址的轉換。

解題方法

判斷各選項是否正確時，先掌握 TLB 的核心用途：

TLB 是「頁表對映關係的快取」，服務於虛擬記憶體的位址轉換。

只要選項描述的是虛擬頁號與實體頁框號之間的快速轉換，便符合 TLB 的功能；若描述的是一般資料暫存、CPU 暫存器或 I/O 傳輸加速，則不是 TLB 的用途。

選項分析

(a) TLB 可用於虛擬記憶體的管理

正確。

TLB 儲存虛擬頁號到實體頁框號的對映資訊，協助系統快速完成虛擬位址轉換，因此是虛擬記憶體系統的重要硬體元件。

嚴格而言，TLB 的直接功能是加速位址轉換，而頁表、頁面置換機制及磁碟交換空間共同負責完整的虛擬記憶體管理；本選項所述的用途符合一般考試對 TLB 的定義。

(b) TLB 通常用於提升 CPU 與 I/O device 資料傳輸的速度

錯誤。

本題考查不同進位制之間的轉換。題目給定一個 x 進位的數 $(1010)_x$，並告知它等於十進位的 30。我們需要找出 x 的值。

將 $(1010)_x$ 轉換為十進位表示：
$(1010)_x = 1 \times x^3 + 0 \times x^2 + 1 \times x^1 + 0 \times x^0$
$(1010)_x = x^3 + x$

根據題目，我們有：
$x^3 + x = 30$

本題考查 FAT (File Allocation Table) 檔案系統的特性。FAT 是一種較早且簡單的檔案系統，被廣泛用於軟碟、USB 隨身碟和早期版本的 Windows。

讓我們逐一分析選項：
(a) FAT 是 File Allocation Table 的縮寫：這是正確的。FAT 檔案系統的核心是一個表格，記錄了檔案在磁碟上的儲存位置。
(b) 利用連結配置(linked allocation)存放檔案：FAT 檔案系統主要使用「連結配置」(Linked Allocation) 的概念，但更精確地說，它是在 FAT 表格中記錄檔案的簇 (cluster) 鏈。每個檔案的資料塊（簇）的資訊都記錄在 FAT 表中，形成一個鏈，指示下一個數據塊的位置。這與傳統意義上的「連結配置」有所不同，後者通常是指在數據塊本身中包含下一個數據塊的指標。FAT 的方式是將連結資訊集中在 FAT 表中。然而，相較於連續配置，它更像是連結。

本題要求對三種傳統資料模型 (階層式、網路式、關聯式) 在四個維度上進行比較：處理效率、彈性、程式設計複雜度、以及終端使用者友善度。

以下為詳細的比較：

評估網站價值 (Value of a Web Site) 的準則可以從多個角度進行，涵蓋了網站的內容、功能、使用者體驗、商業目標達成度、技術實現等方面。以下是一些關鍵的評估準則：

1. 內容 (Content)

   • 準確性與可靠性 (Accuracy & Reliability)：內容是否準確、無誤，資訊來源是否可靠。
   • 相關性與時效性 (Relevance & Timeliness)：內容是否與目標受眾相關，是否定期更新，資訊是否過時。
   • 原創性與深度 (Originality & Depth)：內容是否獨特、有見解，是否提供深入的資訊。
   • 易讀性與吸引力 (Readability & Engagement)：內容的呈現方式是否清晰、易懂，是否能吸引讀者。

2. 使用者體驗 (User Experience, UX)

   • 易用性與導航 (Usability & Navigation)：網站結構是否清晰，導航是否直觀，使用者能否輕鬆找到所需資訊。
   • 介面設計 (Interface Design)：視覺設計是否美觀、專業，是否符合品牌形象，是否提供良好的視覺感受。
   • 互動性 (Interactivity)：網站是否提供互動功能（如表單、評論、搜尋），以及這些功能的易用性。
   • 載入速度 (Loading Speed)：網頁載入速度是否快，尤其是在不同網路環境下。
   • 響應式設計 (Responsive Design)：網站是否能在不同設備（桌面、平板、手機）上良好顯示和操作。

有價值的資訊 (Valuable Information) 應該具備多方面的品質特性，以確保其能夠被有效利用並產生預期的價值。以下是七種資訊品質特性的常見描述：

1. 準確性 (Accuracy)：資訊必須是正確的、無誤的。不準確的資訊可能導致錯誤的決策和行動。
2. 完整性 (Completeness)：資訊必須包含做出決策所需的所有必要要素。缺乏關鍵資訊可能導致決策不周全。
3. 及時性 (Timeliness)：資訊必須在需要時可用。過時的資訊可能失去其價值，甚至產生誤導。
4. 關聯性 (Relevance)：資訊必須與決策或任務相關。不相關的資訊會增加處理負擔，分散注意力。

資訊系統 (Information System, IS) 是由多個相互關聯的元件所組成的系統，旨在收集、處理、儲存和分發資訊，以支援組織的決策、協調、控制、分析和視覺化。構成資訊系統的主要元素通常被歸納為以下五個方面：

1. 硬體 (Hardware)：

   • 這是資訊系統的實體部分，包括電腦設備、伺服器、儲存設備、輸入裝置（如鍵盤、滑鼠、掃描器）、輸出裝置（如顯示器、印表機）、網路設備（如路由器、交換器）等。

2. 軟體 (Software)：

   • 這是指導硬體運作的指令集合。軟體可以分為兩大類：
     • 系統軟體 (System Software)：例如作業系統 (Windows, macOS, Linux)、驅動程式、公用程式等，它們管理和控制電腦硬體資源。

系統開發週期 (System Development Life Cycle, SDLC)，也稱為軟體開發生命週期，是指一個結構化的過程，用於規劃、創建、測試和部署一個資訊系統。雖然不同的 SDLC 模型（如瀑布模型、敏捷模型）在具體實踐和迭代方式上有所差異，但其核心階段通常包含以下五個：

1. 規劃 (Planning)：

   • 在這個階段，確定專案的可行性、目標、範圍、資源需求以及時間表。進行初步的需求分析，評估專案的潛在風險，並制定專案計劃。

2. 分析 (Analysis)：

   • 深入收集和分析使用者需求，詳細定義系統的功能和效能要求。這個階段的產出通常是需求規格說明書 (SRS)，它詳細描述了系統「應該做什麼」。