20145319 《信息安全系统设计基础》第六周学习总结
一 教材内容总结
Y86指令集体系结构
- 内容：定义一个指令集体系结构，包括定义各种状态元素、指令集和它们的编码、一组编程规范和异常事件处理
- Y86程序中的每条指令都会读取或修改处理器状态的某些部分，这叫做程序员可见状态
- Y86和IA32有类似，均为8个程序寄存器、3个条件码ZFSFOF、程序计数器PC
- Y86指令集基本上是IA32指令集的一个子集，只有四字节整数操作，寻址方式比较少，操作比较少
- movl指令分为四条：irmovl,rrmovl,mrmovl,rmmovl
- 四个整数操作指令：addl,subl,andl,xorl
- 7个跳转指令：jmp,jle,jl,je,jne,jge,jg
- call指令将返回地址入栈，然后跳到目的地址。ret指令从这样的过程调用中返回
- pushl和popl指令实现了入栈和出栈
- halt指令停止指令的执行，对于Y86来说，执行halt指令会导致处理器停止，并将状态码设置为HLT
- 指令编码：每条指令的第一个字节代表指令的类型，且该字节高四位为代码部分，低四位为功能部分
- Y86异常：
逻辑设计和硬件控制语言HCL
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要实现一个数字系统需要三个主要的组成部分：
- 计算对位进行操作的函数的组合逻辑
- 存储位的存储器元素
- 控制存储器元素更新的时钟信号
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组合电路和HCL布尔表达式：
- 两个或者多个逻辑门的输出不能连接到一起，否则会使线上的信号矛盾，导致电路故障
- 网必须是无环的
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HCL和C之间逻辑表达式计算的区别：
- 组合电路的输出会持续的响应输入的变化，c只会在程序执行的过程中遇到时才进行求值
- C的逻辑表达式允许参数是任意整数，逻辑门只对应0，1
- C的逻辑表达式可能只被部分求值，例如
(a&&!a) && func(b,c)在C语言中，func不会被调用，因为前者值为0，式子的值已确定
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存储器和时钟：
- 时钟寄存器（寄存器）：储存单个位或字，用时钟信号控制寄存器加载输入值
- 随机访问储存器（储存器）：储存多个字，用地址选择该读/写哪个字
- 硬件寄存器：寄存器直接将他的输入输出线连接到电路的其他部分
- 程序寄存器：在机器级编程中，寄存器代表的是CPU中为数不多的可寻址的字
Y86的顺序实现
- 每一个时钟周期上，SEQ执行处理一条完整指令所需的所有步骤
- 将处理组织成阶段：
- 取指：从存储器读取指令字节，地址为程序计数器PC的值
- 译码：从寄存器读入最多两个操作数，得到valA或valB
- 执行：算术/逻辑单元要么执行指令指明的操作，计算存储器引用的有效地址，要么增加或减少栈指针。得到的值为valE
- 访存：将数据写入存储器，或从存储器中读出数据，读出的值为valM
- 写回：最多可以写两个结果到寄存器文件
- 更新PC：将PC设为下一条指令的地址
- SEQ的时序：
- SEQ的实现包括组合逻辑和两种存储器设备：时钟寄存器（程序计数器和条件码寄存器），随机访问存储器（寄存器文件、指令存储器和数据存储器）
- SEQ阶段的实现：依旧按照取指，译码，执行，访存，写回，更新PC来分阶段实现
- SEQ唯一的问题就是它太慢了，时钟必须非常慢，才能使得信号能在一个周期内传播所有阶段
二 课后练习
- y86安装按照博客园上的步骤进行即可
- 查看asuml.yo
三 代码托管
这周并没有什么代码上传
学习进度条
| 代码行数（新增/累积） | 博客量（新增/累积） | 学习时间（新增/累积） | 重要成长 | |
|---|---|---|---|---|
| 目标 | 5000行 | 30篇 | 400小时 | |
| 第一周 | 0/0 | 1/1 | 20/20 | 学习常用linux命令 |
| 第二周 | 100/100 | 1/2 | 20/40 | 学习vim,gdb等用法 |
| 第三周 | 100/200 | 1/3 | 15/55 | |
| 第四周 | 0/300 | 0/3 | 10/65 | |
| 第五周 | 100/400 | 1/4 | 15/80 | 重温了汇编相关知识 |
| 第六周 | 0/400 | 1/5 | 15/95 | 学习了Y86 |