20145324 《信息安全系统设计基础》第六周学习总结

教材学习内容总结

一个处理器支持的指令和指令的字节级编码成为它的指令集体系结构（ISA）

Y86指令集系结构

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称为####程序员可见状态

Y86：

8个程序寄存器：%eax %ecx %ebx %esi %edi %esp %ebp
3个条件码：ZF SF OF
用虚拟地址来引用存储器位置
程序状态的最后一个部分是状态码Stat

Y86指令集（十六进制表示）

call指令将返回地址入栈，然后跳到目的地址
ret指令从这样的过程中调用返回
halt指令停止指令的执行

功能码

寄存器标识符

用0xF指明不应访问任何寄存器

所有整数采用小端法

字节编码必须有唯一的解释

Y86异常

| 代码值 | 命名 | 含义 |
| 1 | AOK | 正常操作 |
| 2 | HLT | 处理器执行halt指令 |
| 3 | ADR | 遇到非法地址 |
| 4 | INS | 遇到非法指令 |

Y86程序

Y86指令可能需要多条指令来执行一条IA32指令能完成的所有功能
以“.”开头的词是汇编器命令
命令.pos0告诉汇编器应该从地址0处开始产生代码

汇编文件中有指令或数据的行上，目标代码包含一个地址，后面跟着1~6个字节的值

pushl指令会把栈指针减4,并且将一个寄存器值写入存储器中，通常有两种约定：1、压入%esp的原始值 2、压入减去4的%esp的值

逻辑门（只对单个位的数进行操作）

组合电路（许多逻辑门组合的一个网）

构建其的两条限制：1、两个或多个逻辑门的输出不能连接在一起 2、这个网必须是无环的

多路复用器（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表达式和C语言中逻辑表达式的区别：

①组合逻辑电路的输出会持续地响应输入的变化，C表达式只有在程序执行过程中被遇到时才会求值
②C的逻辑表达式允许参数是任意整数，0表示FLASE，其他任何值都表示TRUE，逻辑门只对位值0和1进行操作
③C的逻辑表达式可能只被部分求值，组合逻辑没有部分求值的规则，逻辑门只是简单地响应输入的变化

存储器和时钟

时钟寄存器（寄存器）：存储单个位或字，时钟信号控制寄存器加载输入值
随机访问存储器（存储器）：存储多个字，用地址来选择该读或该写哪个字
x表示稳定状态

Y86的顺序实现

将处理组织成阶段

取指：取指阶段从存储器读取指令字节，地址为PC的值，valP=PC的值加上已取出指令的长度
译码：译码阶段从寄存器文件读入最多两个操作数，得到值valA、valB，它读入指令rA和rB字段指明的寄存器
执行：ALU执行指令指明的操作，计算存储器引用的有效地址，要么增加或者减少栈指针，得到的值为valE，对跳转指令来说，这个阶段会检验条件码和分支条件
访存：可以将数据写入存储器，或者从存储器读出数据，值为valM
写回：最多可以写两个结果到寄存器文件
更新：将PC设置成下一条指令的地址