2021 HKDSE 資訊及通訊科技 模拟试题及答案详解

在8位有符號補碼（two's complement）系統中，進行加法 \(01011100_2 + 00111010_2\) 後，所得的8位二進制字串所代表的十進制數值是多少？

考慮以下偽代碼算法：

```
A = 5
B = 3
C = 0
While A > 0 do
If A mod 2 == 1 then
C = C + B
B = B * 2
A = A div 2
```

當算法結束時，`C` 的值是多少？

關於電腦系統中的快取記憶體（Cache memory），下列哪些描述是正確的？

(1) 快取記憶體的運算速度比隨機存取記憶體（RAM）快，但比 CPU 暫存器慢。
(2) 快取記憶體是非易失性（non-volatile）的。
(3) 快取記憶體儲存常用數據和指令，以加快 CPU 的處理速度。

一個 IP 地址為 `192.168.10.45`，子網路遮罩為 `255.255.255.240`。下列哪一個 IP 地址與此 IP 地址處於同一個子網路中？

考慮以下學校註冊系統的數據庫模式（schema）：

`STUDENT(StudentID, StudentName, Class)`
`COURSE(CourseID, CourseName, Teacher)`
`ENROLLMENT(StudentID, CourseID, EnrollDate, Grade)`

下列哪些描述是正確的？

(1) `ENROLLMENT` 的主鍵（Primary key）應為複合鍵 `(StudentID, CourseID)`。
(2) `ENROLLMENT` 中的 `StudentID` 是一個參照 `STUDENT` 的外鍵（Foreign key）。
(3) `STUDENT` 中的 `StudentID` 必須是唯一的，且不能包含空值（null）。

在試算表中，儲存格 `B2` 包含公式 `=$A$1 + B1`。如果將此公式複製並貼上到儲存格 `D4` 中，`D4` 中的公式將是什麼？

如果愛麗絲（Alice）想使用公開金鑰加密技術（public key cryptography）向鮑勃（Bob）發送一條機密訊息，愛麗絲應該使用哪把金鑰來加密訊息？鮑勃應該使用哪把金鑰來解密它？

與傳統的光學條形碼相比，無線射頻識別（RFID）技術具有下列哪些優點？

(1) 讀取 RFID 標籤時不需要直接的視線（line of sight）。
(2) 可以同時掃描和識別多個 RFID 標籤。
(3) RFID 標籤可以儲存較大量的數據，且許多標籤可以多次讀寫。

一名學生編寫了一個程序來計算三個正整數的平均值。該程序在沒有任何錯誤消息的情況下成功執行，但當輸入為 `3`、`5` 和 `7` 時，它打印出 `7` 而非 `5`。這是哪一類型的錯誤？

錄製一條未壓縮的立體聲（2 聲道）音軌，其採樣率為 \(44.1 \text{ kHz}\)，位元深度（bit depth）為 \(16 \text{ 位元}\)。一段 2 分鐘的錄音其檔案大小是多少百萬位元組（MB）？（假設 \(1 \text{ MB} = 10^6 \text{ 位元組}\)）

一個 8 位元的暫存器使用二補碼表示法來表示有符號整數。二進制字串 \(11001011_2\) 所代表的十進制數值是多少？

以下哪些關於 CPU 快取記憶體（Cache memory）的描述是正確的？ (1) 它的速度比 DRAM 快，但比 CPU 暫存器慢。 (2) 它使用靜態隨機存取記憶體（SRAM）。 (3) 它儲存最常用的數據和指令，以減少從主記憶體存取數據的平均成本。

一部電腦的 IP 地址為 \(192.168.10.45\)，子網路遮罩為 \(255.255.255.224\)。以下哪一個 IP 地址與該電腦處於同一個本地子網路？

考慮以下虛擬碼片段： `X = 7`、`Y = 3`、`result = 0`。 `當 X > 0 時執行：` `如果 X % 2 != 0 則 result = result + Y`、`X = X div 2`、`Y = Y * 2`。 執行後，`result` 的值是多少？ （註：`div` 代表整數除法，`%` 代表取模運算。）

在試算表中，儲存格 B2 包含公式 `=$A2 + B$1`。如果將儲存格 B2 複製並貼上到儲存格 D4 中，儲存格 D4 中將會顯示甚麼公式？

考慮兩個關聯資料庫數據表： `STUDENT`（`StudentID`, `Name`, `ClassID`），其中 `StudentID` 是主鍵，`ClassID` 是指向 `CLASS` 數據表的外鍵；以及 `CLASS`（`ClassID`, `ClassName`, `Teacher`），其中 `ClassID` 是主鍵。以下哪項操作會違反參照完整性（referential integrity）？

Alice 想要向 Bob 發送一條加密訊息以確保機密性，同時她也想附上電子簽名以保證訊息的真實性（防偽冒）。為了同時實現機密性和真實性，Alice 應該使用哪些密鑰來加密訊息和創建電子簽名？

一個程式接受整數輸入 \(N\) 代表學生的分數（\(0 \le N \le 100\)）。若 \(N \ge 50\) 則輸出「Pass」，否則輸出「Fail」。程式員希望進行邊界值分析（BVA）以設計測試個案。以下哪一組 \(N\) 的值最能代表邊界值測試個案？

以下哪一項是數據校對（verification）方法而非數據驗證（validation）方法的例子？

以下哪些是射頻識別（RFID）技術相比條碼（Barcode）技術的優點？ (1) 讀取 RFID 標籤時不需要直接的視線接觸。 (2) 可以同時掃描多個 RFID 標籤。 (3) RFID 標籤可儲存可讀寫數據，而傳統條碼則是唯讀的。

在8位元二補碼二進制系統中，十進制數值 \(-43\) 的表示方式是什麼？

關於電腦系統中的快取記憶體（Cache memory），以下哪項/些敘述是正確的？
(1) 快取記憶體比隨機存取記憶體（RAM）快，因為它位於處理器（CPU）附近或內部。
(2) 快取記憶體的容量比隨機存取記憶體（RAM）大，以存儲更多執行中的程序指令。
(3) 快取記憶體是非揮發性的，即使電腦斷電後也能保留數據。

考慮以下以偽代碼編寫的算法：
```
X = 14
Y = 4
result = 0
while X >= Y do
X = X - Y
result = result + 1
endwhile
```
執行該算法後，`X` 和 `result` 的值分別是多少？

一家公司希望為其主機電腦分配 IP 地址。以下哪個 IP 地址可以分配給私有區域網絡（LAN）中的主機電腦？

電子試算表包含以下數據：
- 儲存格 A1: 10，儲存格 B1: 2
- 儲存格 A2: 20，儲存格 B2: 4
- 儲存格 A3: 30，儲存格 B3: 5

在儲存格 C1 中輸入公式 `=$A1+B$1`，然後複製到儲存格 D3。儲存格 D3 中顯示的數值是多少？

一個音頻檔案以 44.1 kHz 的取樣率、16 位元的解像度及雙聲道（立體聲）進行錄製。一個 5 分鐘的未壓縮錄音之估計檔案大小（以 MB 為單位）是多少？

在機器週期的獲取（Fetch）階段，哪個暫存器存儲下一個要執行的指令之記憶體地址？

一個包含 1,000 個元素的陣列已按升序排序。如果我們使用二分搜尋（Binary Search）算法在該陣列中搜尋特定的目標值，最多需要進行多少次比較？

當智能手機連接到公共 Wi-Fi 網絡時，哪個協定負責自動向該設備分配臨時 IP 地址、子網遮罩和預設閘道？

為確保數據庫中輸入數據的準確性，開發人員實施了以下兩項措施：
(1) 在註冊時輸入兩次密碼以確保它們一致。
(2) 檢查輸入的年齡是否為 0 至 150 之間的正整數。

請問 (1) 和 (2) 分別屬於哪種類型的數據檢查？

一個 8 位元暫存器以二補碼表示法儲存整數。若將 \(-18\) 與 \(35\) 的二補碼表示進行按位元異或（XOR）運算，然後將結果解讀為有符號的 8 位元整數，其十進制數值是多少？

考慮以下虛擬碼：

`X = 0`
`For I from 1 to 4:`
` For J from I to 4:`
` If (I + J) is even then:`
` X = X + I`
` Else:`
` X = X + J`

執行完上述算法後，`X` 的值是多少？

某電腦系統進行升級，其數據總線寬度從 32 位元增加到 64 位元，而時鐘頻率則從 \(3.2 \text{ GHz}\) 降低到 \(2.0 \text{ GHz}\)。假設 CPU 每個總線週期可讀取一個字（word），且所有其他因素保持不變。新系統數據總線的理論最大數據傳輸率與舊系統的比例是多少？

一個機構獲分配了 IP 地址範圍 192.168.10.0/24。如果他們需要將該網絡劃分為 4 個大小相同的子網，以下哪項表示正確的子網掩碼以及每個子網中可用主機 IP 地址的最大數量？

在電子試算表中，單元格 A1 包含公式 `=$B1+C$2`。若將此公式複製並貼上到單元格 D3 中，D3 中的公式會是什麼？

愛麗絲（Alice）想使用非對稱密鑰加密技術向鮑勃（Bob）發送一份機密且附有數碼簽署的文件。愛麗絲應分別使用哪些密鑰來簽署文件和加密文件？

關於磁碟重組（disk defragmentation），以下哪些敘述是正確的？

(1) 它能減少固態硬碟（SSD）讀寫頭移動的物理距離，從而延長其壽命。
(2) 它將碎片化的檔案重新整理至連續的磁區，以提高硬碟（HDD）的檔案存取速度。
(3) 它透過壓縮系統檔案來增加磁碟未使用的總儲存容量。

在關係數據庫中，有兩個數據表：`STUDENT`（學生）和 `CLASS`（班級）。`CLASS` 的主鍵是 `ClassID`。`STUDENT` 數據表有一個外鍵 `ClassID` 引用 `CLASS` 數據表。以下哪些操作會違反參照完整性（referential integrity）？

(1) 在 `STUDENT` 中插入一條新記錄，其 `ClassID` 在 `CLASS` 中並不存在。
(2) 當仍有學生記錄引用該 `ClassID` 時，從 `CLASS` 中刪除一條記錄。
(3) 將某個學生的 `ClassID` 更新為 `NULL`（假設可空約束允許這樣做）。

以下哪些任務應使用伺服器端腳本（server-side scripting）而非用戶端腳本（client-side scripting）來處理？

(1) 在提交表單前，驗證電子郵件輸入欄位中是否包含 '@' 符號。
(2) 比對安全數據庫中的用戶憑證以進行用戶身份驗證。
(3) 安全地連接到支付網關 API 以處理信用卡交易。

與解釋型程序（interpreted programs）相比，編譯型程序（compiled programs）有哪些優點？

(1) 它們通常執行得更快，因為源代碼已預先被翻譯成機器代碼。
(2) 它們在運行時更容易調試（debug），因為錯誤會逐行被捕獲並顯示。
(3) 不需要向終端用戶發送源代碼，從而保護了知識產權。

(a) 字符表示：

(i) 解釋什麼是「奇偶校驗位」（parity bit），以及奇校驗（odd parity）如何用於檢測傳輸錯誤。（2分）

(ii) 若字符 'A' 的 ASCII 碼為 65（十進制），寫出以奇校驗位作為最高有效位（MSB）的 8 位元二進制表示。（2分）

(b) 聲音表示：

一個連續的聲波被數字化。

(i) 若採樣率為 16 kHz，且每個樣本以 12 位元格式存儲。計算一段 10 秒、未經壓縮的單聲道（mono）錄音的數據大小，以千字節（KB）為單位。（須列出計算步驟，\(1 \text{ KB} = 1024 \text{ 字节}\)）。（3分）

(ii) 列出兩種除了應用文件壓縮外，可減少錄音文件大小的方法，並描述每種方法對音質帶來的權衡（trade-off）。（3分）

考慮以下偽代碼算法，該算法旨在處理表示學生測驗分數的整數數組，以找出最長連續合格分數（>= 50）序列的長度。

1 輸入：A，一個包含 N 個整數的數組，索引為 1 至 N
2 max_len = 0
3 current_len = 0
4 For i from 1 to N:
5 If A[i] >= 50 Then
6 current_len = current_len + 1
7 Else
8 If current_len > max_len Then
9 max_len = current_len
10 EndIf
11 current_len = 0
12 EndIf
13 EndFor
14 If current_len > max_len Then
15 [ 空白 X ]
16 EndIf
17 輸出 max_len

(a)(i) 填寫第 15 行中的 [ 空白 X ]，使算法能正確輸出最長連續合格分數序列的長度。（1分）

(ii) 解釋為什麼第 14-16 行是必要的。舉出一個大小為 5 的示例數組，若省略第 14-16 行會導致錯誤的輸出。（2分）

(b) 使用大小為 8 的輸入數組 \(A = [45, 60, 75, 30, 80, 85, 90, 40]\) 追踪算法。提供一個追踪表，顯示在 For 循環每次迭代結束時變量 `i`、`A[i]`、`current_len` 和 `max_len` 的值。（4分）

(c) 有學生建議修改算法以找出最長連續序列的起始索引。描述所需的額外變量以及應如何在偽代碼中更新它們。（3分）

(a) 解釋以下暫存器在執行程序指令時的主要角色：

(i) 程序計數器 (PC)（2分）

(ii) 記憶體地址暫存器 (MAR)（2分）

(iii) 指令暫存器 (IR) / 當前指令暫存器 (CIR)（2分）

(b) 現代計算機系統在 CPU 和主記憶體 (RAM) 之間使用多級快取記憶體 (L1, L2, L3)。

(i) 解釋為什麼即使 RAM 的容量顯著增加，快取記憶體仍然是必要的。（2分）

(ii) 描述「局部性原理」（Principle of Locality，時間或空間局部性均可）如何合理化快取記憶體的使用。（2分）

一家小公司正為其辦公室設置局域網 (LAN)。網絡圖顯示：

- 一台連接到互聯網的路由器。

- 一台網絡交換機。

- 十台連接到交換機的桌面電腦。

- 一個連接到交換機的無線接入點 (WAP)。

- 一台連接到交換機的網絡打印機。

(a) IP 地址與子網劃分：

(i) 解釋什麼是「私有 IP 地址」（private IP address），以及為什麼它不能直接在互聯網上使用。（2分）

(ii) 指出網絡地址轉換 (NAT) 在此辦公室網絡中的角色。（2分）

(iii) 網絡打印機被分配了一個靜態 IP 地址，而辦公室桌面電腦則被分配了動態 IP 地址。指出負責自動分配動態 IP 地址的協議，並解釋為什麼打印機應該使用靜態 IP 地址。（2分）

(b) 無線安全與連接：

(i) 辦公室在其無線網絡中使用 WPA3 而非 WEP。給出兩個不應使用 WEP 的安全原因。（2分）

(ii) 一位訪客嘗試將智能手機連接到辦公室 Wi-Fi 但失敗，即使輸入的密碼正確。提出兩個與網絡配置或安全設置（例如 MAC 地址過濾）相關的可能原因。（2分）

某學校使用電子表格來管理學生參與課外活動的情況。

電子表格包含以下列：

- A 列：學生 ID（例如 S101）

- B 列：姓名

- C 列：班別（例如 5A、5B、5C）

- D 列：活動代碼（例如 ACT01、ACT02）

- E 列：基本費用（港幣）

- F 列：資助率（例如 0.2 代表 20%）

- G 列：資助後費用（港幣）

- H 列：付款狀態（「Paid」或「Pending」）

(a) 公式：

(i) 寫出單元格 G2 的電子表格公式，以計算第 2 行學生的資助後費用。（資助後費用的計算方法為：基本費用 * (1 - 資助率)）。（1分）

(ii) 單元格 I2 用於檢查學生是否有資格獲得特殊獎勵。若學生班別為「5A」且付款狀態為「Paid」，則 I2 中的公式應顯示「Yes」，否則應顯示「No」。寫出 I2 的公式。（2分）

(iii) 若學校希望計算第 2 行至第 100 行中已收取的總資助後費用（即僅針對付款狀態為「Paid」的學生），請寫出一個使用內置電子表格函數的公式來實現此目的。（2分）

(b) 數據驗證與格式化：

(i) F 列中的「資助率」必須是介於 0 與 0.5 之間（含）的小數。描述如何為 F 列設置數據驗證規則，包括驗證準則以及這樣做的好處。（3分）

(ii) 班主任希望快速識別未繳費的學生。建議一項電子表格功能，若 H 列中單元格的值為「Pending」，該功能可以自動將單元格高亮顯示為紅色填充色。（2分）