第四周学习总结

1、程序员可见状态

  • 15个程序寄存器（RF）
  • 3个条件码（CC）
  • 程序状态（Stat）
  • 程序计数器(PC)
  • 内存（DMEM）

2、Y86指令

在Y86当中，寄存器也是有8个，每一个寄存器可以存储一个字，也就是一个32位二进制。条 件码是一个一位二进制的寄存器，保存着最近的算术或逻辑运算所造成的影响的信息。PC则是程序计数器，记录当前正在执行的指令的地址。存储器则是一个很大的字节数组，保存着程序和数据，Y86的程序可以使用虚拟地址（类似于数组的下标）来访问存储器，硬件和操作系统会将虚拟地址翻译为实际的地址。最后一个程序状态（stat），它则代表着程序的运行情况。
它会指示程序是否正常运行，或者发生了某个特殊事件。

指令编码长度从1个字节到10个字节不等。一条指令含有一个单字节的指令指示符，可能含有一个单字节的寄存器指示符，还可能含有一个8字节的常数字。

字段fn指明是某个整数操作(OPq)、数据传送条件(cmovXX)或是分支条件(jXX)。

所有的数值都用十六进制表示

  • halt :这个指令会停止指令的执行。
  • nop：这是一个占位指令，它不做任何事情，后续为了实现流水线，它有一定的作用。
  • xxmovl：这是一系列的数据传送指令，其中r代表寄存器，m代表存储器，i代表立即数。比如rrmovl指令，则代表将一个寄存器的值，赋给另外一个寄存器。
  • OPl:这包括4个整数操作指令，addl、subl、andl和xorl。他们只对寄存器数据进行操作。
  • jXX:包括7个跳转指令，jmp,jle,jl,je,jne,jge,jg。根据分支指令的类型和条件码的设置来选择分支。
  • cmovXX:包括6个条件传送指令，cmovle,cmovl,cmove,cmovne,cmovge和cmovg，只发生在两个寄存器之间，不会将数据传送到存储器。
  • call:指令将返回地址入栈，然后跳到目的地址。
  • ret:call是过程调用，ret是返回。将返回地址入PC，并跳到返回地址。
  • pushl和popl:指令实现了地址的入栈和出栈

3、HCL硬件控制语言

名称 表示
AND &&
OR ll
NOT !
  • 与或非三种逻辑门可以用一种与非门或者或非门实现
HCL表达式 和 C 语言逻辑表达式的区别
  • 逻辑门是持续输出的，如果电路的输入变化了，在一定的延迟之后，输出也会相应的变化，而C表达式是在执行到的时候才会求值。
  • 两者操作的值不同，逻辑门只对值 0 和值 1 进行操作，而C 逻辑表达式允许参数是任意整数，0表示false，其它任意值都表示true。
  • C 逻辑表达式存在短路，比如对于a && b这个符号来说，C语言中的规定是如果前者为假，则后者不会再计算。而HCL当中没有这种说法。
存储器和时钟
  • 时钟寄存器：简称寄存器，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：简称存储器，存储多个字，用地址来选择该读或者该写哪个字.

4、SEQ

六个阶段：
取值→译码→执行→访存→写回→更新PC

实现包括组合逻辑和两种存储器设备：

  • 时钟存储器（程序计数器和l条码寄存器）
  • 随机访问存储器（寄存器文件、指令存储器和数据存储器）