2018-2019-1 20165228 《信息安全系统设计基础》第四周学习总结
教材学习内容总结
Y86-64指令集体系结构
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
程序员可见状态
-
15个程序寄存器(RF)：每个寄存器存储一个64位，即8字节的字（即Y86-64指令长度）
-
3个条件码(CC)：ZF（零标志位）/SF（符号标志位）/OF（溢出标志位）
-
程序状态(Stat)
-
程序计数器(PC)：存放当前正在执行指令的地址，计算下一条指令的地址时，根据当前指令的编码长度计算。
-
内存(DMEM)：很大的字节数组，用来存放程序和数据。
Y86-64指令
Y86-64程序寄存器标识符：
- 寄存器标识符范围：0-0xE
- 程序寄存器的存储：寄存器文件
- 不应访问任何寄存器：用0xF表示
Y86-64指令编码 - 编码长度：1字节~10字节
- 组成：1、一个单字节的指令指示符
2、一个单字节的寄存器指示符
3、一个八字节的常数字
各指令详细解释： - halt指令：十六进制表示为00，占一个字节。执行时，使处理器停止。
- nop指令：十六进制表示为10，占一个字节。
- rrmovq rA,rB指令：十六进制表示为 20 rArB,占两个字节。
- ...
Y86-64指令集的功能码：高四位为代码部分，低四位为功能部分。
逻辑设计和硬件控制语言HCL
为实现一个数字系统需要三个重要的组成部分：
-
计算对位进行操作的函数的组合逻辑
-
存储位的存储单元
-
控制存储单元更新的时钟信号
HCL与HDL的区分 -
HCL：硬件控制语言
-
HDL：硬件描述语言
HCL表达式中的运算符：都只对单个字进行操作 -
与：AND用“&&”表示
-
或：OR用“||”表示
-
非：NOT用“！”表示
-
与、或、非三种逻辑门可以用一种与非门或者或非门实现
组合电路：多个逻辑门组合成网（必须无环）构成计算块，称为组合电路。 -
多个逻辑门组合时的限制：每个逻辑门的输入必须连接到下述选项之一，且两个或多个逻辑门的输出不能连接在一起。
1、一个系统输入
2、某个存储器单元的输出
3、某个逻辑门的输出
HCL整数表达式 -
情况表达式：
-
算数/逻辑单元(ALU)：加、减、与、异或
-
集合关系：
iexpr为被测试的值，iexpr1~iexprk为带匹配的值，均为正数表达式。
iexpr in { iexpr1,iexpr2,...,iexprk }
存储器和时钟
按位存储信息的设备
- 时钟寄存器：简称寄存器，存储单个位或字。Y86-64中使用是中寄存器保存程序计数器PC、条件代码CC和程序状态Stat
- 随机访问寄存器：简称内存，存储多个字。
寄存器 - 硬件寄存器：将其输入和输出的线连接到电路的其他部分。当时钟上升沿到来才会加载新的输入信号并输出，是电路不通部分中组合逻辑之间的屏障。
- 程序寄存器：CPU中为数不多的可寻址的字，这里的地址为寄存器ID，这些字通常都存在寄存器文件中。
寄存器组成：两个读端口、一个写端口、时钟
Y86-64的顺序实现
将处理器组织成阶段
- 六阶段
1、取值：fetch
2、译码：decode
3、执行：execute
4、访存：memory
5、写回：write back
6、更新：PC update - SEQ硬件结构：
SEQ的实现
- 两种存储器设备
1、时钟寄存器（程序计数器和条件码寄存器）
2、随机访问寄存器（寄存器文件、指令内存和数据内存）
时序控制 - 程序计数器
- 条件码计数器
- 数据内存
- 寄存器文件