113 年 國立中央大學網路學習科技研究所《計算機概論》

本題在考驗學生對 TCP/IP 協定發展歷史的了解。TCP/IP 協定是為了連結不同的網路而設計，其最初的開發目標是為了支援 ARPANET，一個由美國國防部高級研究計劃局（ARPA）所建立的早期網路。隨著技術的發展，ARPANET 逐漸演變成今日的網際網路（Internet）。

• ARPANET (Advanced Research Projects Agency Network)：是網際網路的前身，由美國國防部於 1960 年代末期建立，目的是在學術和研究機構之間共享資源。

核心觀念

本題考查「圖形用戶界面（Graphical User Interface, GUI）」與早期個人電腦發展史。

GUI 以視窗、圖示、選單、指標等圖形化元素呈現操作介面，使用者可透過滑鼠等指標裝置進行操作，不必完全依賴文字指令。判斷本題時，需比較各台電腦的推出年代及其主要使用者介面。

在選項所列的個人電腦中，Apple Macintosh 是最早普及 GUI 的代表性個人電腦。

解題方法

採用「歷史年代＋操作介面」的比較方式：

1. IBM PC 早期主要使用文字模式介面，例如 DOS 命令列。
2. Commodore 64 主要使用文字型命令列介面。
3. Apple Macintosh 於 1984 年推出，搭載以視窗、圖示、滑鼠操作為核心的 GUI。
4. Amiga 1000 於 1985 年推出，雖然同樣具有優良的 GUI，但時間晚於 Macintosh。

因此，在四個選項中，最早使用 GUI 的個人電腦是 Apple Macintosh。

需注意電腦史上的嚴格定義：Xerox Alto 早於 Macintosh 採用圖形介面，但它並非本題選項中的一般市場個人電腦；本題是在四個選項之間比較。

選項分析

• (A) Apple Macintosh：正確

  Apple Macintosh 於 1984 年推出，採用以圖示、視窗、選單與滑鼠為特色的 GUI，讓一般使用者能以圖形化方式操作電腦，是早期 GUI 個人電腦的代表。

• (B) IBM PC：錯誤

本題考查對超級電腦性能衡量標準的理解。超級電腦的設計目標是執行極其複雜和耗費計算的任務，因此其最核心的衡量標準是處理和計算的速度。

• 運算速度 (Computational Speed)：這是衡量超級電腦性能的最重要指標。通常以每秒浮點運算次數（FLOPS，Floating-point Operations Per Second）來衡量，例如 GFLOPS (GigaFLOPS)、TFLOPS (TeraFLOPS) 或 PFLOPS (PetaFLOPS)。

本題考查對摩爾定律 (Moore's Law) 的理解。摩爾定律是由英特爾（Intel）聯合創始人戈登·摩爾 (Gordon Moore) 在 1965 年提出的。

最初的摩爾定律指出，在相同成本下，積體電路上可容納的電晶體數量大約每隔一年（後來修正為每隔兩年）會增加一倍。隨著技術的進步，這一定律被廣泛引申，不僅適用於電晶體數量，也間接影響了處理器的性能。

• 電晶體數量增加：直接意味著處理器或記憶體晶片的複雜度和密度增加。
• 處理器速度 (Processor Speed)：由於單位面積內可以集成更多的電晶體，因此處理器的計算能力和時脈速度得以提升，這與處理器速度的發展密切相關。
• 記憶體容量 (Memory Capacity)：摩爾定律也直接適用於記憶體晶片，使得記憶體容量不斷增加。

然而，摩爾定律的核心是「集成度」的指數級增長，這直接推動了半導體器件（包括處理器和記憶體）性能的提升。在眾多選項中，處理器速度是摩爾定律最為人熟知的體現之一，因為處理器性能的提升直接影響了電腦的整體效能。

本題考查 CPU (Central Processing Unit，中央處理器) 的核心功能。CPU 是電腦的「大腦」，負責執行指令和處理數據。

• (A) 存儲數據 (Storing Data)：數據的存儲主要由記憶體（RAM）和儲存裝置（如硬碟、SSD）負責。CPU 內部有暫存器 (registers) 用於臨時存儲數據，但其主要功能不是長期或大量存儲。
• (B) 控制電腦操作 (Controlling Computer Operations)：CPU 負責從記憶體中讀取指令，解碼指令，並執行指令。

本題考查 RAM (Random Access Memory，隨機存取記憶體) 的作用。RAM 是一種揮發性記憶體，用於存放 CPU 正在處理的數據和程式。

• (A) 長期存儲 (Long-term Storage)：長期存儲由硬碟、SSD 等非揮發性儲存裝置負責。RAM 在斷電後數據會消失。

本題考查 ROM (Read-Only Memory，唯讀記憶體) 的主要功能。ROM 是一種非揮發性記憶體，其內容在製造時就已寫入，通常不能或很難被修改。

• (A) 存儲運行中的程序 (Storing Running Programs)：運行中的程式通常存儲在 RAM 中，以便 CPU 快速存取。
• (B) 提供長期存儲 (Providing Long-term Storage)：長期存儲由硬碟、SSD 等裝置負責。ROM 雖然是非揮發性的，但其容量通常較小，且內容固定，不適合作為長期存儲。

本題考查對「時脈速率 (Clock Speed)」的理解。時脈速率是指 CPU 或其他同步電路（如 RAM）內部時脈訊號的頻率。

• (A) CPU 的最大運行頻率 (CPU's Maximum Operating Frequency)：CPU 的時脈速率是其執行指令的速度的關鍵指標，表示 CPU 每秒鐘可以執行多少個時脈週期。通常以赫茲 (Hz) 為單位，如 MHz (百萬赫茲) 或 GHz (十億赫茲)。這是時脈速率最直接的體現。

本題考查緩存記憶體 (Cache Memory) 的作用。緩存記憶體是位於 CPU 和主記憶體 (RAM) 之間的一種高速、小容量的記憶體。

• (A) 存儲長期數據 (Storing Long-term Data)：長期數據存儲由硬碟、SSD 等裝置負責。
• (B) 提供額外的 RAM 存儲 (Providing Additional RAM Storage)：緩存記憶體容量遠小於 RAM，且速度更快，它不是 RAM 的擴展。

本題考查進位制的基礎概念。八進位制 (Octal) 是一種以 8 為基數的計數系統。

在一個進位制系統中，每一位數碼可以表示的「不同值」的數量，等於該進位制的「基數」。

• 二進位制 (Binary)：基數為 2，每一位數碼（0 或 1）可以表示 2 個不同的值。

本題考查十六進位制 (Hexadecimal) 的表示法。十六進位制是一種以 16 為基數的計數系統。

它使用 0 到 9 這十個數字來表示數值 0 到 9。由於需要表示 16 個不同的數值，因此在 9 之後，需要額外的符號來表示 10 到 15。

本題考查十進位數字轉換為二進位數字的方法。我們可以使用除以 2 取餘數法來進行轉換。

將十進位數 55 不斷除以 2，並記錄餘數，直到商為 0 為止。然後將餘數從下往上排列，即得到二進位表示。

本題考查計算機中儲存單位的基本定義。

• Bit (位元)：是計算機中最小的數據單位，只能表示 0 或 1 兩種狀態。
• Byte (字節)：通常由 8 個 Bit 組成，是處理和儲存數據的基本單位。

本題考查計算機中儲存單位的基本定義。

本題考查二進位邏輯運算中的 Bitwise AND 運算。Bitwise AND 運算會對兩個二進位數的每一位進行 AND 邏輯運算。

AND 邏輯運算的規則是：

• 當兩個輸入都為 1 時，輸出為 1。
• 否則（只要其中一個為 0），輸出為 0。

我們可以用表格來表示：

本題考查對作業系統 (Operating System, OS) 的認知。作業系統是管理計算機硬體和軟體資源的系統軟體。

• (A) Windows：是由 Microsoft 開發的一系列圖形用戶介面作業系統，是目前最常見的桌面作業系統之一。

本題考查作業系統 (Operating System, OS) 的主要功能。作業系統的核心職責是管理計算機的硬體和軟體資源，並為用戶和應用程式提供一個統一、便捷的介面。

• (A) 程式開發 (Program Development)：程式開發通常由開發工具（如 IDE、編譯器、除錯器）完成，這些工具運行在作業系統之上，但程式開發本身不是作業系統的核心功能。
• (B) 資源管理 (Resource Management)：這是作業系統最主要的功能之一。

本題考查作業系統中的「死結」(Deadlock) 概念。死結是指在多個進程（或執行緒）之間，因為互相持有對方需要的資源，而導致所有相關的進程都無法繼續執行，形成一種僵局。

死結發生的四個必要條件（Coffman conditions）是：

1. 互斥 (Mutual Exclusion)：資源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，並等待獲取其他進程持有的資源。

本題考查作業系統中的進程調度 (Process Scheduling) 策略。排程策略決定了 CPU 在哪個時間將其分配給哪個就緒的進程。

常見的排程策略包括：

• 先到先做 (First Come First Serve, FCFS)：按照進程到達的先後順序執行。
• 最短作業優先 (Shortest Job First, SJF)：選擇預計執行時間最短的進程優先執行。
• 優先權排程 (Priority Scheduling)：為每個進程分配一個優先權，優先執行優先權高的進程。
• 時間片輪轉 (Round Robin, RR)：為每個進程分配一個固定的時間片，輪流執行。

本題考查作業系統開機 (Booting) 過程。開機過程是電腦啟動時，從加電到作業系統完全載入並準備就緒的整個流程。

1. 加電 (Power On)：當電腦通電時，CPU 開始執行預設的起始點。
2. BIOS/UEFI (Basic Input/Output System / Unified Extensible Firmware Interface)：這個固件（Firmware）存儲在主機板上的 ROM 晶片中，是開機流程的第一個階段。BIOS/UEFI 的主要職責是：
   • 進行 POST (Power-On Self-Test)：檢測和初始化關鍵硬體組件（如 CPU, 記憶體, 顯示卡等）。

核心觀念

堆疊（Stack）是一種線性資料結構，資料的加入與移除都在同一端進行，這一端稱為「頂端」（top）。

堆疊遵循「先進後出」（First In, Last Out, FILO）原則，也常寫作「後進先出」（Last In, First Out, LIFO）：

• 最早放入的資料，最後才會被取出。
• 最後放入的資料，最先被取出。

堆疊的基本操作包括：

• push：將資料放入堆疊頂端。
• pop：移除並取出堆疊頂端資料。
• peek 或 top：查看頂端資料，但不移除。

例如依序將 $A$、$B$、$C$ 放入堆疊：

取出順序會是：

因此，堆疊的核心特徵是「後進先出」或「先進後出」。

解題方法

本題是基本資料結構定義題，判斷重點有兩個：

1. 堆疊是否屬於資料結構。
2. 堆疊是否遵循 FILO 或 LIFO 原則。

堆疊確實是一種資料結構，且遵循先進後出（FILO）原則，因此符合這兩項條件的選項即為正確答案。

選項分析

• (A) 資料結構，遵循先進後出（FILO）原則

  正確。堆疊是一種資料結構，資料的加入與移除都從頂端進行，遵循 First In, Last Out，也就是先進後出原則。

• (B) 排序演算法

本題考查資料結構中的「雜湊表」(HashTable)，也稱為散列表。

雜湊表是一種使用雜湊函數 (Hash Function) 來將「鍵」(Key) 映射到儲存位置（通常是陣列的索引）的資料結構。其目的是實現快速的插入、刪除和查找操作，平均時間複雜度可達 O(1)。

• 雜湊函數 (Hash Function)：將鍵轉換為一個索引值。
• 衝突處理 (Collision Handling)：當不同的鍵經過雜湊函數計算出相同的索引時，需要有策略來處理，常

本題考查「物件導向程式設計」(Object-Oriented Programming, OOP) 的定義。OOP 是一種程式設計的範式（Paradigm），它基於「物件」的概念，將數據和操作數據的方法封裝在一起。

OOP 的核心概念包括：

• 物件 (Object)：數據（屬性）和操作這些數據的方法（行為）的集合。
• 類別 (Class)：創建物件的藍圖或模板。
• 封裝 (Encapsulation)：將數據和方法綁定在一起，並隱藏內部實現細節。

本題考查物件導向程式設計 (OOP) 中的「封裝」(Encapsulation) 概念。封裝是指將數據（屬性）和操作這些數據的方法（行為）捆綁在一起，形成一個獨立的單元（物件），並將物件的內部實現細節隱藏起來，只暴露必要的接口供外部使用。

• 目的：
  • 提高程式的模組化和可維護性：將相關的數據和方法放在一起，便於管理。
  • 保護數據的完整性：通過控制對數據的訪問，防止外部程式任意修改，從而避免潛在的錯誤。

本題考查程式碼版本控制 (Version Control) 的目的。版本控制系統（如 Git, SVN）用於記錄程式碼的修改歷史，並能讓多人協同開發。

版本控制的主要目的包括：

• 追蹤歷史記錄：記錄每一次程式碼的修改，包括誰修改了什麼、何時修改、為何修改。
• 協同開發：允許多個開發者在同一專案上工作，而不會互相干擾，並能合併彼此的修改。
• 回溯與恢復：當程式碼出現問題時，可以輕鬆回溯到之前的穩定版本。

本題考查在教育科技 (EdTech) 領域中常見的縮寫 LMS。

LMS 是 Learning Management System 的縮寫，中文翻譯為「學習管理系統」。學習管理系統是一種用於管理、記錄、追蹤、報告和交付教育課程或培訓計畫的軟體應用程式或基於 Web 的技術。它為教師和學生提供了一個互動平台，用於發布課程材料、提交作業、進行測驗、參與討論等。

本題考查「適性學習」(Adaptive Learning) 的主要特點。適性學習是一種教育方法和技術，它利用電腦技術來提供個人化的學習體驗。

適性學習系統的核心特點是：

• 個人化 (Personalization)：根據每個學生的學習進度、知識水平、學習風格和需求，動態調整學習內容、學習路徑和教學策略。
• 即時反饋 (Real-time Feedback)：提供即時的測驗、練習和回饋，幫助學生了解自己的強項和弱項。

本題考查線上學習中「Asynchronous Learning」的定義。

• Asynchronous Learning (非同步學習)：指學習者和教師之間不需要同時在線進行互動的學習模式。學習者可以按照自己的時間和節奏進行學習，例如觀看預錄的教學影片、閱讀課程材料、參與線上論壇的討論等。

本題考查區塊鏈 (Blockchain) 技術在教育領域的應用。區塊鏈技術的核心特點是去中心化、不可篡改、透明且可追溯，這使其非常適合用於需要高度信任和安全性的場景。

• 區塊鏈的優勢：
  • 不可篡改性 (Immutability)：一旦數據被記錄在區塊鏈上，就極難被修改或刪除。
  • 透明性 (Transparency)：在許可的範圍內，數據是公開可見的。
  • 去中心化 (Decentralization)：數據分散存儲在多個節點上，沒有單一的中心機構控制。

本題考查 DNS (Domain Name System，域名系統) 的作用。DNS 是一個階層式的命名系統，用於將人類易於記憶的域名（如 www.google.com）轉換為計算機網絡中使用的 IP 位址（如 172.217.160.142）。

• 域名 (Domain Name)：例如 www.example.com，是我們在瀏覽器中輸入的網址。
• IP 位址 (Internet Protocol Address)：例如 192.168.1.1，是網路設備在互聯網上的唯一標識符。

本題考查 LAN (Local Area Network) 的全稱。

LAN 指的是「區域網路」，它是在一個相對較小的地理範圍內（如家庭、辦公室、學校或建築群）連接電腦和其他網路設備的網路。

本題考查 VPN (Virtual Private Network) 的全稱。

VPN 是一種技術，它可以在公共網路（如網際網路）上建立一個加密的、安全的連接，使得用戶可以像在私有網路中一樣訪問資源。這提供了隱私和安全保障。

本題考查阻斷服務攻擊 (Denial of Service, DoS Attack) 的定義。DoS 攻擊是一種網路攻擊，其目的是透過耗盡目標系統的資源（如頻寬、處理能力、記憶體），使其無法為合法用戶提供正常服務。

• DoS 攻擊的目標：癱瘓目標伺服器、網站或網路服務，使其變得不可用。
• 攻擊方式：通常是透過發送大量的無效請求、惡意數據包，或者利用系統的漏洞來使其過載。

本題考查 SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) 協定的全稱。SMTP 是一種用於在網際網路上的電子郵件伺服器之間傳輸郵件的標準協定。它也用於從郵件客戶端向郵件伺服器發送郵件。

• SMTP 的作用：負責郵件的發送和轉發。
• 與 POP3/IMAP 的區別：POP3 (Post Office Protocol version 3) 和 IMAP (Internet Message Access Protocol) 是用於從郵件伺服器接收郵件的協定。

本題考查「資訊自主權」(Information Autonomy) 的概念。資訊自主權是指個人或組織對其自身資訊的產生、收集、儲存、處理、傳播和使用的控制權。這包含了隱私權、知情權、同意權等。

• 核心概念：個人對其個人資訊的擁有和控制能力。
• 體現：例如，個人有權決定哪些資訊可以被收集，如何被使用，以及是否可以被分享給第三方。

本題考查「演算法偏差」(Algorithmic Bias) 的來源。演算法偏差是指演算法在決策或預測時，系統性地偏向某些群體或結果，而對其他群體或結果不公平。

演算法偏差的主要來源通常是：

• 訓練數據的偏差 (Biased Training Data)：如果用於訓練演算法的數據本身就帶有歷史的、社會的或統計上的偏差（例如，數據中某個群體的代表性不足，或數據反映了歷史上的歧視），那麼演算法在學習這些數據時，就會將這些偏差學習並放大。

本題考查非監督式學習 (Unsupervised Learning) 的目標。非監督式學習是機器學習的一個分支，它處理沒有標籤的數據。

• 監督式學習 (Supervised Learning)：目標是學習一個從輸入到輸出的映射，通常用於預測或分類。
• 非監督式學習 (Unsupervised Learning)：目標是從未標記的數據中發現隱藏的結構、模式或關係。常見的非監督式學習任務包括：
  • 聚類 (Clustering)：將數據分成不同的群組。

本題考查機器學習中的「過擬合」(Overfitting) 現象。過擬合是指模型在訓練數據上表現得非常好，但卻無法很好地泛化到新的、未見過的數據上。

• 過擬合的特徵：
  • 在訓練集上的誤差非常低，甚至接近於零。
  • 在測試集（或驗證集）上的誤差相對較高。
  • 模型過於複雜，學習到了訓練數據中的噪聲和細節，而不是潛在的數據模式。

本題考查類神經網絡 (Neural Network) 中的「權重」(Weight)。在神經網絡中，權重是連接不同神經元之間的參數，它決定了從一個神經元傳遞到另一個神經元的信號強度。

• 權重的作用：在網絡的學習過程中，權重會不斷被調整（通過反向傳播等算法），以最小化模型的誤差。權重是模型學習到的知識的體現。
• 與輸入的關係：權重是乘以輸入特徵的值，而不是輸入特徵本身的值。

本題考查類神經網絡中的「梯度消失」(Gradient Vanishing) 問題。

梯度消失問題發生在深度神經網絡的反向傳播過程中，當梯度（用來更新模型權重的方向和幅度）在通過多層網絡傳播時，變得越來越小，趨近於零。這導致靠近輸入層的神經元權重幾乎不被更新，使得網絡難以學習到較淺層的特徵。

• 原因：常見的原因包括：
  • 使用 Sigmoid 或 Tanh 等激活函數，它們在輸入值較大或較小時，梯度非常接近於零。
  • 網絡層數過多。

本題考查強化學習 (Reinforcement Learning) 中的「探索與利用」(Explore and Exploit) 的平衡。

• 利用 (Exploitation)：指的是智能體 (agent) 根據當前已知的最佳策略來採取行動，以最大化即時的獎勵。
• 探索 (Exploration)：指的是智能體嘗試採取新的、未知的行動，以發現可能獲得更高獎勵的策略，即使這些行動在當前看來不是最佳的。

在強化學習中，需要在探索和利用之間取得平衡。如果只顧利用，智能體可能會陷入局部最优解；如果只顧探索，則無法充分利用已學到的知識來獲得獎勵。

本題考查生成對抗網絡 (Generative Adversarial Network, GAN) 的結構。GAN 是一種深度學習模型，由兩個神經網絡組成，它們相互對抗，共同學習。

• 生成器 (Generator)：負責生成新的、逼真的數據樣本（例如圖像、文本）。它的目標是欺騙判別器，使其無法區分生成的樣本是真實的還是偽造的。
• 判別器 (Discriminator)：負責判斷輸入的數據樣本是真實的（來自真實數據集）還是偽造的（由生成器生成）。它的目標是盡可能準確地識別偽造樣本。

核心觀念

變數（variable）是程式中用來儲存資料的名稱。程式執行時，變數會對應到記憶體中的某個儲存空間，並可保存數值、文字、布林值等資料。

例如：

int score = 80;

此敘述建立變數 score，並將整數 $80$ 儲存在其中。程式後續可以讀取或修改 score 的值：

score = score + 10;

執行後，score 的值變為 $90$。

因此，變數的主要作用是保存程式執行過程中需要使用的資料。

解題方法

判斷各選項是否為變數的主要功能：

1. 變數負責保存資料。
2. 程式流程由條件判斷與控制敘述負責。
3. 函式用來封裝可重複執行的程式區段。
4. 迴圈用來重複執行某段程式。

題目問的是「變數的主要作用」，符合定義的是儲存資料。

選項分析

• (A) 儲存資料：正確

本題考查程式語言中用於比較兩個值是否相等的運算符。

• == (相等運算符)：用於判斷左邊的值是否等於右邊的值。如果相等，則返回 true (真)，否則返回 false (假)。
• = (賦值運算符)：用於將右邊的值賦給左邊的變數。它不是用來比較的。

本題考查函式 (Function) 或方法 (Method) 在程式設計中的主要目的。函式是一種程式碼區塊，它執行特定的任務，並且可以被多次呼叫。

函式的主要優點和目的包括：

• 模組化 (Modularity)：將程式分解成更小的、可管理的部分。
• 重複使用 (Reusability)：避免重複編寫相同的程式碼。編寫一次函式，然後可以在程式的不同地方多次呼叫。
• 抽象化 (Abstraction)：隱藏底層的實現細節，使用者只需知道如何呼叫函式及其功能，而無需關心其內部如何實現。

本題考查關聯式資料庫 (Relational Database) 中「主鍵」(Primary Key) 的作用。

主鍵是資料表中一個（或一組）欄位，其值用於唯一標識每一筆記錄（行）。主鍵必須滿足以下兩個條件：

1. 唯一性 (Uniqueness)：主鍵的值在該欄位（或欄位組合）中必須是唯一的，不能有重複。
2. 非空性 (Not Null)：主鍵的值不能為 NULL（空值）。

• 作用：
  • 唯一識別記錄：確保每一行數據都可以被獨立、準確地找到。

本題考查 SQL (Structured Query Language) 中用於篩選數據的關鍵字。

在 SQL 中，SELECT 語句用於從資料庫中檢索數據。篩選條件用於指定只返回滿足特定條件的記錄。

• SELECT：指定要檢索的欄位。
• FROM：指定要從哪個資料表中檢索數據。
• WHERE：指定篩選記錄的條件。

本題考查資料庫正規化 (Database Normalization) 的主要目的。正規化是設計關聯式資料庫的一個過程，旨在通過將數據分解到不同的表中，並建立表之間的關係，來達到以下目標：

• 減少數據冗餘 (Reduce Data Redundancy)：避免同一數據在多個地方重複儲存，這可以節省儲存空間，並防止數據不一致。
• 消除數據異常 (Eliminate Data Anomalies)：
  • 插入異常 (Insertion Anomaly)：當新增一筆記錄時，可能需要同時插入不相關的數據。
  • 更新異常 (Update Anomaly)：當更新某個數據時，需要更新所有包含該數據的地方，否則會導致數據不一致。

本題考查 SQL (Structured Query Language) 中用於刪除記錄的關鍵字。

在 SQL 中，有幾個關鍵字與刪除相關，但用途不同：

• DELETE：用於從表中刪除「記錄」(rows)。它會逐行刪除，並觸發與刪除相關的觸發器 (triggers)，且可以帶有 WHERE 子句來指定刪除的條件。

本題考查資料庫中的「索引」(Index) 的作用。索引是一種資料結構，它能夠加速資料庫表中數據的檢索速度。

• 工作原理：索引類似於書本的目錄。它為資料表中的一個或多個欄位建立一個排序好的列表，其中包含欄位的值和指向實際數據行的指針。當執行查詢時，資料庫系統可以通過索引快速定位到所需的數據行，而無需掃描整個表。
• 主要作用：