2018-2019-1 20165228 《資訊安全系統設計基礎》第四周學習總結

教材學習內容總結

Y86-64指令集體系結構

Y86程式中的每條指令都會讀取或修改處理器狀態的某些部分

程式設計師可見狀態

• 15個程式暫存器(RF)：每個暫存器儲存一個64位，即8位元組的字（即Y86-64指令長度）
• 3個條件碼(CC)：ZF（零標誌位）/SF（符號標誌位）/OF（溢位標誌位）

• 程式狀態(Stat)
  

• 程式計數器(PC)：存放當前正在執行指令的地址，計算下一條指令的地址時，根據當前指令的編碼長度計算。

• 記憶體(DMEM)：很大的位元組陣列，用來存放程式和資料。

  Y86-64指令
• Y86-64程式暫存器識別符號：
• 暫存器識別符號範圍：0-0xE
• 程式暫存器的儲存：暫存器檔案
• 不應訪問任何暫存器：用0xF表示
  
• Y86-64指令編碼
• 編碼長度：1位元組~10位元組
• 組成：1、一個單位元組的指令指示符
  2、一個單位元組的暫存器指示符
  3、一個八位元組的常數字
• 各指令詳細解釋：
• halt指令：十六進位制表示為00，佔一個位元組。執行時，使處理器停止。
• nop指令：十六進位制表示為10，佔一個位元組。
• rrmovq rA,rB指令：十六進位制表示為 20 rArB,佔兩個位元組。

• ...
  

• Y86-64指令集的功能碼：高四位為程式碼部分，低四位為功能部分。
  

邏輯設計和硬體控制語言HCL

• 為實現一個數字系統需要三個重要的組成部分：
• 計算對位進行操作的函式的組合邏輯
• 儲存位的儲存單元
• 控制儲存單元更新的時鐘訊號
• HCL與HDL的區分
• HCL：硬體控制語言
• HDL：硬體描述語言
• HCL表示式中的運算子：都只對單個字進行操作
• 與：AND用“&&”表示
• 或：OR用“||”表示
• 非：NOT用“！”表示
• 與、或、非三種邏輯閘可以用一種與非門或者或非門實現
  
• 組合電路：多個邏輯閘組合成網（必須無環）構成計算塊，稱為組合電路。
• 多個邏輯閘組合時的限制：每個邏輯閘的輸入必須連線到下述選項之一，且兩個或多個邏輯閘的輸出不能連線在一起。
  1、一個系統輸入
  2、某個儲存器單元的輸出
  3、某個邏輯閘的輸出
• HCL整數表示式

• 情況表示式：

• 算數/邏輯單元(ALU)：加、減、與、異或

• 集合關係：
  iexpr為被測試的值，iexpr1~iexprk為帶匹配的值，均為正數表示式。

iexpr in { iexpr1,iexpr2,...,iexprk }

• 儲存器和時鐘
  按位儲存資訊的裝置
• 時鐘暫存器：簡稱暫存器，儲存單個位或字。Y86-64中使用是中暫存器儲存程式計數器PC、條件程式碼CC和程式狀態Stat
• 隨機訪問暫存器：簡稱記憶體，儲存多個字。
• 暫存器
• 硬體暫存器：將其輸入和輸出的線連線到電路的其他部分。當時鐘上升沿到來才會載入新的輸入訊號並輸出，是電路不通部分中組合邏輯之間的屏障。
• 程式暫存器：CPU中為數不多的可定址的字，這裡的地址為暫存器ID，這些字通常都存在暫存器檔案中。
• 暫存器組成：兩個讀埠、一個寫埠、時鐘

Y86-64的順序實現