2018-2019-1 20165330 《信息安全系统设计基础》第四周学习总结

学习内容总结

学习目标

1. 了解ISA抽象的作用
2. 掌握ISA，并能举一反三学习其他体系结构

学习内容

Y86-64指令

1. 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位的字
     
   • 3个条件码(CC)：保存最近的算术或逻辑指令所造成影响的有关信息
     • ZF：零标志(操作结果为0 ZF=1；结果不为0 ZF=0)
     • SF：符号标志(结果最高位为0 SF=0；结果最高位为1 SF=1)
     • OF：溢出标志(对有符号 结果无溢出 OF=0；结果溢出计算出错 OF=1)
   • 程序状态(Stat)

   数值	名称	含义
   1	AOK	正常操作
   2	HLT	遇到执行halt指令
   3	ADR	遇到非法地址
   4	INS	遇到非法指令

   • 程序计数器(PC)：存放当前指令的地址
   • 内存(DMEM)：是很大的字节数组，存放程序或数据

2. Y86-64指令

   • Y86-64程序寄存器标识符
     • 存储在CPU的一个寄存器文件中
     • 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
     • 编码组成：一个单字节的指令指示符+一个单字节的寄存器指示符+一个八字节的常数字
     • 
     • 整数操作指令OPq：addq subq andq xorq
     • 跳转指令jXX：jmp jle jl je jne jge jg
     • 传送指令comvXX：comvle comvl comove cmovne cmovge comovq
     • 字段fn(功能码)指明是某个整数操作、数据传送条件或是分支条件
       

逻辑设计与硬件控制语言HCL

1. HCL表达式
   • AND &&、OR ||、NOT!
   • 与、或、非三种逻辑门可以用一种与非门或者或非门实现
2. HCL整数表达式
   • 情况表达式格式：

     [
        select 1: expr 1
        select 2: expr 2
        .
        select k: expr k
     ]
   

   • 集合关系：iexp in{ iexp1,iexp2,...iexpk }
   • 算术/逻辑单元(ALU)
     

Y86-64的顺序实现

1. 将处理组织成阶段
   • 取值fetch-->译码decode-->执行execute-->访存memory-->写回write back-->更新PC update
2. SEQ硬件结构
   

• 白色方框表示时钟寄存器
• 淡蓝色方框表示硬件单元
• 灰色圆角矩形表示控制逻辑块
• 白色圆圈中表示线路的名字
• 中等粗线表示宽度为字长的数据连接
• 细线表示宽度为字节或更窄的数据连接
• 虚线表示单个位的连接