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以太坊虛擬機器介紹

近期打算寫一些關於以太坊虛擬機器(後面簡稱EVM)的文章,這是其中的第一篇。這一系列文章想站在EVM指令集的角度,帶領讀者逐步理解EVM工作原理,進而理解以太坊區塊鏈技術細節。由於網上介紹以太坊的文章也比較多,所以這一系列文章將最大程度減少不必要的廢話,直接提供文章想要表達的資訊。

EVM基本資訊
程式語言虛擬機器一般有兩種型別,基於棧,或者基於暫存器。大部分我們所熟知的語言都採用基於棧的虛擬機器,比如最著名的Java虛擬機器。在遊戲領域非常流行的Lua語言則採用了基於暫存器的虛擬機器。和JVM一樣,EVM也是基於棧的虛擬機器。

既然是支援棧的虛擬機器,那麼EVM肯定首先得有個棧。為了方便進行密碼學計算,EVM採用了32位元組(256位元)的字長。EVM棧以字(Word)為單位進行操作,最多可以容納1024個字。這就是我們在這篇文章裡需要了解的EVM資訊,在後面的文章裡,我們會逐步介紹更多的EVM細節。下面是EVM棧的示意圖:

 

 

EVM指令集
和JVM一樣,EVM執行的也是位元組碼。由於操作碼被限制在一個位元組以內,所以EVM指令集最多隻能容納256條指令。目前EVM已經定義了約142條指令,還有100多條指令可供以後擴充套件。這142條指令包括算術運算指令,比較操作指令,按位運算指令,密碼學計算指令,棧、memory、storage操作指令,跳轉指令,區塊、智慧合約相關指令等。我們會在後面的文章裡逐步討論這些指令,下面是已經定義的EVM操作碼分佈圖(灰色區域是目前還沒有定義的操作碼):