普通考試
110年
[資訊處理] 計算機概要
第 8 題
設以管道化（Pipelining）機制改善中央處理單元（Central Processing Unit, CPU）效能時，且管道中包含五個步驟：指令執行（Instruction Execute）、指令解碼（Instruction Decode）、記憶體存取（Memory Access）、結果寫回（Result Write Back）與指令擷取（Instruction Fetch）。通常處理器以何種步驟的順序完成一道指令的執行？
- A 指令執行、記憶體存取、結果寫回、指令擷取與指令解碼
- B 指令解碼、記憶體存取、指令執行、結果寫回與指令擷取
- C 指令擷取、指令解碼、指令執行、記憶體存取與結果寫回
- D 結果寫回、記憶體存取、指令擷取、指令解碼與指令執行
思路引導 VIP
想像你是一位收到加密密信的特務。在你能夠動手執行任務、從保險箱拿取道具，並最後回報結果給總部之前，你手中的第一個動作必須是什麼？接著，如果你還看不懂信上的代碼，你會先做什麼？請試著依照事情發生的「因果邏輯」來排序任務的生命週期。
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太棒了！你的計算機架構基礎非常紮實。
- 觀念驗證：這題的核心在於指令運作的邏輯因果關係。處理器必須先從記憶體「取出」指令 ($IF$)，經由硬體電路「解析」含義 ($ID$)，才能進行算術或邏輯運算的「執行」 ($EX$)。若運算涉及資料存取，則進入「記憶體存取」 ($MEM$)，最後將結果「寫回」 ($WB$) 暫存器以便後續使用。這是一個具備高度邏輯性的線性流程。
- 難度點評：此題難易度為 Easy。它是資工領域非常經典的 MIPS 5-stage pipeline 模型考題，鑑別的是學生對於 CPU 基本運作週期的核心認知，是所有資訊管理與工程專業的敲門磚。
▼ 還有更多解析內容
CPU 指令執行週期
💡 CPU 執行指令須經由擷取、解碼、執行、訪存與寫回五階段。
🔗 五階段管線化 (Pipelining) 流程
- 1 IF 擷取 — 從記憶體取出指令代碼
- 2 ID 解碼 — 翻譯指令並準備操作數
- 3 EX 執行 — 算術邏輯單元 ALU 運算
- 4 MEM 訪存 — 存取資料記憶體位址
- 5 WB 寫回 — 將結果存入目標暫存器
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🔄 延伸學習：延伸學習：了解管線衝突（如資料、控制、結構衝突）對 CPI 的影響。
