20145309信息安全系统设计基础第6周学习总结下
教材学习内容总结
4.1 Y86指令集体系结构
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Y86处理器状态类似于IA32，有8个程序寄存器：%eax、%ecx、%edx、%ebx、%esi、%edi、%esp、%ebp。处理器的每个程序寄存器存储一个字。%esp被入栈、出栈、调用和返回指令作为栈指针。
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ZF、SF、OF，它们保存最近的算术或逻辑指令所造成影响的有关信息。程序计数器PC存放当前正在执行指令的地址。
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程序状态的最后一个部分是状态码stat，它表明程序执行的总体状态
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IA32的movl指令：irmovl、rrmovl、mrmovl、rmmovl。指令名字第一个字母代表源的类型。源可以是立即数(i)、寄存器(r)、存储器(m)，目的可以是寄存器(r)、存储器(m)
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两个存储器传送指令中的存储器引用方式是基址和偏移量形式:4个整数操作指令：addl、subl、andl、xorl;7个跳转指令：jmp、jle、jl、je、jne、jge、jg;6个条件传送指令：cmovle、cmovl、cmove、cmovne、cmovge、cmovg;Halt指令停止指令的执行
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Y86异常：以“.”开头的词是汇编器命令，它们告诉汇编器调整地址，以便在那里产生代码或插入一些数据
4.2 逻辑设计和硬件控制语言HCL
- 逻辑门是数字电路的基本计算元素。逻辑门总是活动的，一旦一个门的输入变化了，在很短的时间内，输出就会相应地变化。
- 将很多的逻辑门组合成一个网，就能构建计算块，称为组合电路。限制：1.两个或者多个逻辑门的输出不能连接在一起；2.这个网必须无环
- 多路复用电路（MUX）：根据输入控制信号的值，从一组不同的数据信号中选出一个。
- HCL：1.HCL中所有字级的信号都声明为int；2.在画字级电路的时候，用中等粗度的线表示携带字的每个位的线路，用虚线来表示布尔信号的结果；3.在HCL中，表示默认情况（即所有条件都没有被选中的情况）一般用1
- 时钟寄存器&随机访问存储器：1.时钟寄存器存储单个位或者字。时钟信号控制寄存器加载输入值 2.随机访问存储器存储多个字，用地址来选择该读入或者该写哪个字
4.3 Y86的顺序实现
- 将处理组织成阶段
①取指：取指阶段从存储器读取指令字节，地址为程序计数器PC的值
②译码：译码阶段从寄存器文件读入最多两个操作数
③执行：在执行阶段，算数/逻辑单元要么根据ifun的值执行指令指明的操作，计算机存储器引用的有效地址，要么增加或减少栈指针
④访存：访存阶段可以将数据写入存储器，或从存储器读出数据
⑤写回：写回阶段最多可以写两个结果到寄存器文件
⑥更新PC：将PC设置成下一条指令的地址
irmovl指令的处理与rrmovl类似，但是因为是长指令格式，所以程序计数器要加6
指令call和ret与之前的popl和pushl类似。对于指令call，我们要将valP也就是call之后的那条指令的地址压入栈中在更新PC阶段，将PC设置为valC，也就是调用目的地
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SEQ的实现包括组合逻辑和两种存储器设备：时钟寄存器、随机访问存储器
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SEQ阶段的实现
①取指阶段：包括指令存储器单元。一次从存储器中读出6个字节。第一个字节分为ocode,ifun。根据icode的值，计算：instrvalid(发现不合法指令)，needregids,need_valC。instrvalid和imemerror在访存阶段被用来产生状态码。
②S译码和写回阶段：都需要访问寄存器文件。寄存器文件有四个端口，它支持同时进行两个读和两个写；每个端口都一个地址连接和数据连接。如果某个地址端口上的值为特殊标识符0xf，则表明不需要访问寄存器。
③执行阶段：包括算术/逻辑单元（ALU）。这个单元革命家alufun信号的设置，对输入aluA和aluB执行ADD,SUB,AND,XOR运算。ALU的输出就是valE信号。还包括条件码寄存器。每次运行时，ALU都会产生三个与条件码相关的信号——零，符号，溢出。用set_cc来控制是否应该更新条件码寄存器。
④访存阶段：两个控制块产生存储器地址和存储器输入数据的值；另外两个块产生控制信号表明应该执行读操作还是写操作。当执行读操作时数据存储器产生值valM。
⑤更新PC阶段：SEQ中最后一个阶段会产生程序计数器的新值，依据指令的类型和是否要选择分支，新的PC可能是valC、valM、valP
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