2018-2019-1 20165228 《信息安全系統設計基礎》第四周學習總結

教材學習內容總結

Y86-64指令集體系結構

Y86程序中的每條指令都會讀取或修改處理器狀態的某些部分

程序員可見狀態

• 15個程序寄存器(RF)：每個寄存器存儲一個64位，即8字節的字（即Y86-64指令長度）
• 3個條件碼(CC)：ZF（零標誌位）/SF（符號標誌位）/OF（溢出標誌位）

• 程序狀態(Stat)
  

• 程序計數器(PC)：存放當前正在執行指令的地址，計算下一條指令的地址時，根據當前指令的編碼長度計算。

• 內存(DMEM)：很大的字節數組，用來存放程序和數據。

  Y86-64指令

• Y86-64程序寄存器標識符：
• 寄存器標識符範圍：0-0xE
• 程序寄存器的存儲：寄存器文件
• 不應訪問任何寄存器：用0xF表示
  
• Y86-64指令編碼
• 編碼長度：1字節~10字節
• 組成：1、一個單字節的指令指示符
  2、一個單字節的寄存器指示符
  3、一個八字節的常數字
• 各指令詳細解釋：
• halt指令：十六進制表示為00，占一個字節。執行時，使處理器停止。
• nop指令：十六進制表示為10，占一個字節。
• rrmovq rA,rB指令：十六進制表示為 20 rArB,占兩個字節。

• ...
  

• Y86-64指令集的功能碼：高四位為代碼部分，低四位為功能部分。
  

邏輯設計和硬件控制語言HCL

• 為實現一個數字系統需要三個重要的組成部分：
• 計算對位進行操作的函數的組合邏輯
• 存儲位的存儲單元
• 控制存儲單元更新的時鐘信號
• HCL與HDL的區分
• HCL：硬件控制語言
• HDL：硬件描述語言
• HCL表達式中的運算符：都只對單個字進行操作
• 與：AND用“&&”表示
• 或：OR用“||”表示
• 非：NOT用“！”表示
• 與、或、非三種邏輯門可以用一種與非門或者或非門實現
  
• 組合電路：多個邏輯門組合成網（必須無環）構成計算塊，稱為組合電路。
• 多個邏輯門組合時的限制：每個邏輯門的輸入必須連接到下述選項之一，且兩個或多個邏輯門的輸出不能連接在一起。
  1、一個系統輸入
  2、某個存儲器單元的輸出
  3、某個邏輯門的輸出
• HCL整數表達式

• 情況表達式：

• 算數/邏輯單元(ALU)：加、減、與、異或

• 集合關系：
  iexpr為被測試的值，iexpr1~iexprk為帶匹配的值，均為正數表達式。

iexpr in { iexpr1,iexpr2,...,iexprk }

• 存儲器和時鐘
  按位存儲信息的設備
• 時鐘寄存器：簡稱寄存器，存儲單個位或字。Y86-64中使用是中寄存器保存程序計數器PC、條件代碼CC和程序狀態Stat
• 隨機訪問寄存器：簡稱內存，存儲多個字。
• 寄存器
• 硬件寄存器：將其輸入和輸出的線連接到電路的其他部分。當時鐘上升沿到來才會加載新的輸入信號並輸出，是電路不通部分中組合邏輯之間的屏障。
• 程序寄存器：CPU中為數不多的可尋址的字，這裏的地址為寄存器ID，這些字通常都存在寄存器文件中。
• 寄存器組成：兩個讀端口、一個寫端口、時鐘

Y86-64的順序實現

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