115 年 國立中山大學資訊管理學系碩士班甲組《計算機概論》

本題考驗封包交換 (packet switching) 的基本特性。封包交換是一種網路通訊技術，其中資料被分割成較小的單元（封包），並獨立地路由到目的地。

(A) 錯誤。封包交換與電路交換 (circuit switching) 不同，電路交換在資料傳輸前需要建立一條專用的通訊電路。封包交換則不需要預先建立專用路徑。
(B) 錯誤。

本題考驗網路協定分層模型（例如 TCP/IP 或 OSI 模型）中各協定的層級歸屬。應用層協定是直接與使用者應用程式互動的協定。

(A) HTTP (Hypertext Transfer Protocol) 是應用層協定，用於網頁瀏覽。

本題考驗 TCP 的三次握手 (three-way handshake) 機制。三次握手是建立 TCP 連線的過程，確保雙方都準備好進行資料傳輸。

TCP 三次握手的流程如下：

1. Client to Server: Client 發送 SYN (Synchronize) 封包給 Server。此封包包含 Client 的初始序號 (Initial Sequence Number, ISN)。
2. Server to Client: Server 收到 SYN 封包後，若同意建立連線，則回傳 SYN-ACK (Synchronize-Acknowledge) 封包給 Client。此封包包含 Server 的 ISN，同時也 ACK (Acknowledge) 了 Client 的 ISN。

本題考驗死鎖 (deadlock) 發生的必要條件。死鎖是指兩個或多個進程在執行過程中，因爭奪資源而造成的一種互相等待的現象，若無外力作用，它們都將無法繼續執行。

死鎖發生的四個必要條件（Coffman conditions）是：

1. 互斥 (Mutual Exclusion): 至少有一種資源必須是不能被共享的，一次只能被一個進程使用。
2. 持有並等待 (Hold and Wait): 進程至少持有一個資源，並等待取得其他進程所持有的資源。

本題考驗虛擬記憶體系統中發生頁面錯誤 (page fault) 時的處理流程。頁面錯誤發生時，表示 CPU 嘗試存取的虛擬記憶體頁面不在主記憶體中。

當發生頁面錯誤時，作業系統通常會執行以下步驟：

1. 觸發頁面錯誤中斷 (Trigger an operating system interrupt): CPU 偵測到無效的記憶體存取（因為頁面不在記憶體中），會產生一個硬體中斷，將控制權交給作業系統的頁面錯誤處理程序。
2. 定位所需的頁面 (Locate the required page): 作業系統根據頁面錯誤資訊，在磁碟（或其他二級儲存）上找到所需的頁面。
3. 為頁面分配一個主記憶體框 (Allocate a frame in main memory): 作業系統需要找到一個空閒的主記憶體框來載入該頁面。
4. 頁面置換 (Performing page replacement): 如果沒有空閒的記憶體框，作業系統必須選擇一個目前在記憶體中的頁面，將其寫回磁碟（如果被修改過），然後將其移除，以便為新的頁面騰出空間。

本題考驗程式語言中參數傳遞的機制，特別是「傳址呼叫」(pass-by-reference)。

• 傳值呼叫 (Pass-by-value): 函數接收的是變數的「值」的副本。在函數內部對參數的修改不會影響到函數外部的原始變數。
• 傳址呼叫 (Pass-by-reference): 函數接收的是變數的「位址」。在函數內部對參數的修改會直接影響到函數外部的原始變數，因為函數操作的是原始變數所在的記憶體位置。
• 傳名呼叫 (Pass-by-name): 參數在函數內部被替換成參數的表達式。

本題考驗 NoSQL 資料庫與關聯式資料庫 (Relational Database) 的適用場景。

• 關聯式資料庫 (RDBMS): 強調結構化資料、預定義綱 (schema)、ACID 交易特性 (Atomicity, Consistency, Isolation, Durability)，適合需要高度一致性、完整性和複雜查詢的應用，如金融交易、會計系統。
• NoSQL 資料庫: 設計上更靈活，通常不強制嚴格綱，擅長處理大量非結構化或半結構化資料，並提供高擴展性 (scalability) 和可用性 (availability)。常見類型有鍵值 (key-value)、文件 (document)、寬欄 (wide-column)、圖形 (graph) 資料庫。

分析選項：
(A) Core banking transaction systems: 核心銀行交易系統需要極高的資料一致性、原子性交易和嚴格的 ACID 特性，這是關聯式資料庫的強項。NoSQL 在此類場景下較難滿足嚴格的交易要求。

本題考驗多執行緒 (multithreading) 與多程序 (multiprocessing) 的適用場景。

• 多執行緒 (Multithreading): 在同一個程序內，有多個執行緒 (thread) 可以並行執行。執行緒共享程序的記憶體空間和資源。
  • 優點: 建立與切換開銷較小，適合處理 I/O 密集型任務或需要頻繁共享資料的任務。
  • 缺點: 由於共享記憶體，需要額外的同步機制來避免資料競爭，執行緒之間的隔離性較差。
• 多程序 (Multiprocessing): 系統中有多個獨立的程序（進程，process）可以同時執行。每個程序都有自己的獨立記憶體空間和資源。
  • 優點: 程序之間的隔離性好，一個程序的崩潰不會影響其他程序，適合 CPU 密集型任務或需要高安全隔離的任務。
  • 缺點: 建立與切換開銷較大，程序間通訊 (IPC) 較複雜。

分析選項：
(A) Tasks that frequently share data and require fast context switching:

本題考驗時間複雜度分析中的大 O 符號 (Big-O notation) 的定義與意義。

大 O 符號用於描述演算法執行時間（或空間）與輸入規模 $n$ 之間的漸進關係。它關注的是當輸入規模趨於無窮大時，執行時間的增長趨勢。

分析選項：
(A) Big-O describes the average-case running time for all inputs: 錯誤。大 O 符號主要描述的是最壞情況下的時間複雜度 (worst-case time complexity)，雖然也可以用來描述平均情況或最好情況，但預設情況下是指最壞情況。
(B) Big-O provides the exact upper bound of actual execution time: 錯誤。大 O 符號提供的是一個漸進的上界，它忽略了常數因子和低階項。它不是精確的執行時間，而是執行時間的增長趨勢。

本題考驗物件導向程式設計 (Object-Oriented Programming, OOP) 中的多型 (Polymorphism) 概念。

多型 (Polymorphism) 是物件導向的三大特性之一（繼承、封裝、多型）。它的意思是「多種形態」。在 OOP 中，多型允許我們以統一的介面來處理不同類型的物件。

分析選項：
(A) Polymorphism occurs only at compile time and is unrelated to runtime behavior: 錯誤。雖然有些多型的形式（如方法重載）在編譯時就確定，但物件導向中最具代表性的多型（如方法覆載，method overriding，透過繼承和介面實現的動態綁定）是在執行時期才確定實際要呼叫的方法。
(B) Polymorphism allows the actual method to be determined at runtime: 正確。這是動態多型 (dynamic polymorphism) 的核心。

核心觀念

原先配置的陣列有 $n$ 個 int，合法索引範圍是 $0$ 到 $n-1$。程式接著要執行 arr[n] = -1，因此陣列必須至少能容納 $n+1$ 個 int。

realloc 可調整既有配置區塊的大小。若調整失敗，它會回傳 NULL，而原本的記憶體區塊仍然有效。因此應先用暫存指標接收結果，確認成功後再更新 arr。

解題方法

將所需容量換算成位元組數：

調整成功後，將新位置存回 arr，後續才能安全地寫入 arr[n]。若調整失敗，釋放原本的記憶體並回傳 NULL，避免記憶體洩漏。

int *tmp = (int*)realloc(arr, (n + 1) * sizeof(int));
if (tmp == NULL) {
    free(arr);
    return NULL;
}
arr = tmp;

本題延續上一題的程式碼，假設 Statement A 已經被正確填寫（即使用帶有錯誤處理的 realloc）。我們需要找出在完整的程式中，仍然可能發生的記憶體相關問題。

完整的程式碼（假設 Statement A 是選項 (A)）：

int* process(int n) {
    int *arr = (int*) malloc(n * sizeof(int));
    if (arr == NULL) return NULL; // Case 1: Initial malloc fails
    for (int i = 0; i < n; i++) {
        arr[i] = 1 * 2;
    }
    // Statement A (Option A from Q11):
    int *tmp = (int*)realloc(arr, (n + 1) * sizeof(int));
    if (tmp == NULL) { // Case 2: realloc fails
        free(arr);
        return NULL;
    }
    arr = tmp;
    arr[n] = -1; // This assignment is now safe because arr has size n+1
    return arr;
}

int main() {
    int *p = process(5);
    // Missing statement B
    printf("%d\n", *p); // This prints the first element of the array
    free(p);
    return 0;
}

現在分析選項：
(A) The program has a use-after-free because free (p) is executed before printf:
* free(p) 在 printf 之後執行。因此，這不是 use-after-free。
* 評估: 錯誤。

(B) The program will always double-free because process() frees arr and main() frees it again:

本題考驗 C 語言指標運算和記憶體存取。我們需要根據 process 函數的行為以及 Statement B 的內容，推斷 printf 會印出什麼值。

首先，我們知道 process(5) 返回一個指向記憶體區塊的指標 p。這個記憶體區塊是動態分配的，並且（假設 Statement A 已正確填寫）至少能容納 6 個整數（索引 0 到 5）。
process(5) 的行為：

1. 分配 5 * sizeof(int) 的記憶體。
2. （假設成功）分配 (5+1) * sizeof(int) 的記憶體。
3. 將 arr[0] 到 arr[4] 設為 1 * 2 (即 2)。
4. 將 arr[5] 設為 -1。
5. 返回 arr 的指標。

所以，p 指向的記憶體區塊（假設是 arr）的內容是：
p[0] = 2
p[1] = 2
p[2] = 2
p[3] = 2
p[4] = 2
p[5] = -1

現在看 Missing statement B：
p = p + 1;
*p = *(p + 3);

本題考驗現代大型語言模型 (LLMs) 中最常用的神經網路架構。

現代 LLMs，例如 GPT 系列、BERT 等，其核心架構是 Transformer。而 Transformer 模型中，最適合進行序列生成任務（如文本生成）的部分是其解碼器 (Decoder) 部分。

分析選項：
(A) Generative Adversarial Network (GAN): GAN 通常用於生成圖像，雖然理論上也可用於序列生成，但不是現代 LLMs 的主流架構。
(B) Long Short-Term Memory (LSTM) Recurrent Neural Network: LSTM 曾是處理序列資料的強大模型，在 Transformer 出現之前廣泛應用於自然語言處理。

本題考驗具備代理 (agentic) 功能的大型語言模型 (LLM) 的工作流程。代理 LLM 通常包含規劃、使用工具、執行和記憶等步驟。題幹描述了一個用戶請求，需要 LLM 透過外部工具（股票 API 和貨幣轉換 API）來完成。

我們分析圖示中的代理 LLM 工作流程：

1. Plan / Reason / Evaluate (規劃/推理/評估): LLM 接收到用戶請求後，需要理解請求的意圖，並規劃如何達成目標。這可能包括分解任務、選擇合適的工具。
2. Use Tools (使用工具): 根據規劃，LLM 會選擇並呼叫外部工具（如 API）。
3. Execute Action (執行動作): 工具執行後返回結果。
4. Update Memory (更新記憶體): 處理工具的結果，並將相關資訊存儲在記憶體中，以便後續使用或改進。
5. LLM (回到 LLM): LLM 根據工具的結果和記憶體中的資訊，進一步推理，可能需要再次規劃或生成最終回應。

現在分析選項：
(A) Call stock API → Call currency API → Calculate both values in parallel → Return results
* 這個流程比較簡化，但「Call stock API」和「Call currency API」是使用工具的步驟。
* 「Calculate both values in parallel」可能暗示了某種程度的規劃和執行。
* 然而，它沒有明確體現「Plan/Reason/Evaluate」和「Update Memory」的步驟。

(B) **Identify two sub-tasks → Call stock API → Evaluate result → Plan currency conversion → Call currency API → Calculate → Verify → Return resul

本題考驗減少 AI 系統（特別是 LLM）「幻覺」(hallucination) 的技術。幻覺是指 AI 生成了不真實、不準確或毫無根據的資訊。

分析選項：
(A) Increasing sampling temperature:
* Sampling temperature 是控制 LLM 生成文本隨機性的一個參數。
* 較高的 temperature 會增加生成文本的隨機性，使其更多樣化、更有創意，但也更容易產生幻覺。
* 較低的 temperature 會使生成文本更確定、更集中於模型訓練數據中最常見的模式，從而有助於減少幻覺。
* 因此，提高 sampling temperature 不是用來減少幻覺的技術，反而可能加劇幻覺。

(B) Retrieval-Augmented Generation (RAG):
* RAG 是一種將外部知識庫（如文件、資料庫）檢索到的資訊與 LLM 的生成能力結合的技術。

本題考驗針對代理 (agentic) LLM 系統的常見攻擊類型。

分析選項：
(A) Prompt injection:
* 這是一種常見的攻擊，攻擊者通過精心構造的輸入提示 (prompt)，繞過 LLM 的安全限制，使其執行非預期的操作，例如洩漏敏感資訊、生成有害內容，或執行惡意工具。
* 在代理 LLM 中，攻擊者可以利用工具調用機制來實現更複雜的攻擊。
* 這是一種常見的攻擊。

(B) Model inversion:
* 模型反演攻擊旨在從訓練好的模型中恢復訓練資料的某些資訊，甚至可能恢復部分訓練資料本身。
* 這類攻擊主要關注模型的訓練資料隱私，對於代理 LLM 的「行為」本身（即如何使用工具、如何規劃）的攻擊性較弱，但仍可能與 LLM 的模型隱私相關。
* 這是一種潛在的攻擊，但對於代理 LLM 的「系統」而言，相較於 prompt injection，其直接影響可能較小。

本題考驗根據網路組態命令的輸出，判斷作業系統的類型。題目提供了 ipconfig 命令的輸出。

ipconfig 是 Windows 作業系統中用於顯示網路組態資訊的命令。在 Linux/macOS 等系統中，類似的命令是 ifconfig 或 ip addr。

本題考驗 IP 位址和子網路遮罩 (subnet mask) 的概念，尤其是在典型的家庭或校園區域網路 (LAN) 環境中。

提供的網路組態：

• IPv4 Address: 192.168.1.23
• Default Gateway: 192.168.1.1

IP 位址 192.168.1.23 屬於 A 類 IP 位址的私有 IP 位址範圍 (192.168.0.0 - 192.168.255.255)。
預設閘道 192.168.1.1 的網路位址部分與 IP 位址 192.168.1.23 的網路位址部分應該相同。

我們來分析選項：

• A. 255.0.0.0: 這是 A 類網路的預設子網路遮罩，用於 1.x.x.x 這樣的位址。它會將第一個位元組作為網路位址，後三個位元組作為主機位址。如果使用這個遮罩，192.168.1.23 的網路位址將是 192.0.0.0，這與預設閘道 192.168.1.1 (網路位址應為 192.0.0.0) 的網路位址部分不符。
• B. 255.255.0.0: 這是 B 類網路的預設子網路遮罩。如果使用這個遮罩，192.168.1.23 的網路位址將是 192.168.0.0。

本題考驗 IP 位址分配的機制。題目中的 IP 位址 192.168.1.23 是私有 IP 位址，並且是通過 ipconfig 命令獲取的。

在區域網路 (LAN) 中，IP 位址通常是動態分配的，以簡化網路管理。這個動態分配的過程是由 DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) 伺服器來完成的。

分析選項：
(A) Internet Service Provider (ISP): ISP 分配的是公共 IP 位址給路由器（通常是 NAT 之前），而不是給 LAN 內的主機分配私有 IP 位址。