1. 假设主存容量16M×32位，Cache容量64K×32位，主存与Cache之间以每块4×32位大小传送数据，请确定直接映射方式的有关参数，并画出内存地址格式。 2. 指令和数据都用二进制代码存放在内存中，从时空观角度回答CPU如何区分读出的代码是指令还是数据。

1. 直接映射方式的有关参数如下：

- Cache总共可以存放的块数：64K / (4 × 32) = 512个块
- 主存总共可以存放的块数：16M / (4 × 32) = 128K个块
- Cache中每个块的大小：4 × 32 = 16字节
- 主存中每个块的大小：4 × 32 = 16字节
- 内存地址格式：

| 标记(tag) | 块索引(index) | 字节偏移量(offset) |
| -------- | ------------ | ------------------ |
| 19位 | 9位 | 4位 |

其中，标记表示一个块在主存中的唯一标识，块索引表示该块在Cache中的位置，字节偏移量表示该字节在块内的偏移量。

2. CPU通过指令寄存器和数据寄存器来区分读出的代码是指令还是数据。在执行指令时，CPU会从内存中读取指令二进制代码，并将其存储在指令寄存器中，以供CPU解析和执行。而当需要读取或写入数据时，CPU会从内存中读取数据二进制代码，并将其存储在数据寄存器中，以供CPU对数据进行处理。因此，在不同的寄存器中存储的二进制代码就可以区分出这是指令还是数据。

相关问题

. 假设主存容量 16MX32 位，cache 容量 64K×32 位，主存与 cache 之间以每块 4×32 位大小传送数据，请确定直接映射方式的有关参数，并画出主存地址格式。

根据题目中的信息，可以得到以下参数：

- 主存容量：16MX32 位
- Cache 容量：64K×32 位
- 每块大小：4×32 位

接下来我们来确定直接映射方式的有关参数：

1. 主存地址格式

由于主存容量为16MX32位，因此主存地址需要20位来表示。这20位地址可以分为三个部分：

- 标记位（Tag）：用于标识该地址所对应的块在 Cache 中的位置。由于 Cache 容量为64K×32位，因此需要16位来表示标记位。
- 块内地址（Block Offset）：用于表示该地址在块内的偏移量，根据题目中每块大小为4×32位，因此需要2位来表示块内地址。
- 组索引（Set Index）：用于表示该地址所对应的块在 Cache 中的组索引。由于 Cache 容量为64K×32位，每组有4个块，因此需要12位来表示组索引。

因此，主存地址的格式为：

| 标记位 | 组索引 | 块内地址 |
| :------: | :------: | :--------: |
| 16位 | 12位 | 2位 |

2. 直接映射方式的有关参数

在直接映射方式下，每个主存块只能映射到 Cache 中的一个特定块。因此，我们需要确定以下参数：

- Cache 中块的数量：Cache 容量 / 每块大小 = 64K × 32位 / 4 × 32位 = 16K
- 主存中块的数量：主存容量 / 每块大小 = 16M × 32位 / 4 × 32位 = 4K
- 直接映射时，主存块映射到 Cache 块的方式：

主存块地址的低14位（12位组索引和2位块内地址）对应 Cache 块地址的低14位（12位组索引和2位块内地址），而主存块地址的高20位对应 Cache 块地址的标记位。

因此，直接映射方式的有关参数为：

- 每个 Cache 组的块数：1（因为直接映射方式下，每个组只有一个块）
- 组数：Cache 中块的数量 / 每个组的块数 = 16K / 1 = 16K
- 标记位的位数：主存地址中高20位，即20位
- 组索引的位数：Cache 中块的数量 / 组数 / 每个块的大小 = 16K / 16K / 4 = 12位
- 块内地址的位数：每块大小中用于表示块内地址的位数，即2位

最终得到直接映射方式的有关参数为：

| 组数 | 组内块数 | 标记位位数 | 组索引位数 | 块内地址位数 |
| :---: | :-----: | :-------: | :-------: | :---------: |
| 16K | 1 | 20 | 12 | 2 |

以上就是直接映射方式的有关参数和主存地址格式的计算方法。

假设主存容量 16M×32 位，cache 容量 64K×32 位，主存与 cache 之间以每块 4×32 位大小传送 数据，请确定直接映射方式的有关参数，并画出主存地址格式

假设采用直接映射（Direct Mapping）方式，内存地址线的数量应该等于主存的字节数组长度，即16M字节对应2^24位。因为每个Cache块包含4个字（4 × 32位），所以需要Log2(64K / 4) = Log2(16K) = 14条地址线用于Cache块的索引。

计算得出：
- 主存总线宽度：32位
- Cache线宽：4 × 32位 = 128位
- Cache块大小：4 × 32位 = 128位
- Cache行数：Cache容量 / Cache块大小 = 64K * 32位 / 128位 = 512行
- Cache块数目：Cache容量 / Cache块大小 = 64K块

主存地址格式通常包括以下几个部分：
- 物理块地址 (PBA): 包含了Cache块索引和偏移量，用于定位到具体的Cache块，由14位地址线组成。
- 物理页编号 (PPN): 根据直接映射，每个Cache块对应主存的一个物理页，所以不需要额外的地址空间，但如果是分页系统，这里会有一个页目录信息。
- 内存地址剩余部分 (Physical Address): 这部分取决于系统的具体实现，比如是否还有其他层次的缓存映射，一般至少包含20位（2^20 = 1MB，超过16MB），用于区分不同的主存区域。

由于这里是简化的描述，实际设计中还需要考虑虚拟地址空间、地址变换等细节。下面是示意性的主存地址格式：

[ Physical Page Number (PPN) | Cache Block Index (PBA) | Memory Offset ]

其中，PPN占据高位，PBA位于中间，Memory Offset负责存储剩余的内存地址信息。