2017-2018-1 20155222 《信息安全系统设计基础》第7周学习总结

教材学习内容总结

学习目标

了解ISA抽象的作用
掌握ISA，并能举一反三学习其他体系结构
了解流水线和实现方式

80x86指令系统，指令按功能可分为以下七个部分。
　　(1) 数据传送指令。
　　(2) 算术运算指令。
　　(3) 逻辑运算指令。
　　(4) 串操作指令。
　　(5) 控制转移指令。
　　(6) 处理器控制指令。
　　(7) 保护方式指令。

x86 指令编码的核心是：Opcode、ModRM 以及 SIB。Opcode 提供指令的操作码，ModRM 及 SIB 提供操作数的寻址模式。

RISC(精简指令集计算机)和CISC(复杂指令集计算机)是当前CPU的两种架构。它们的区别在于不同的CPU设计理念和方法。
早期的CPU全部是CISC架构，它的设计目的是要用最少的机器语言指令来完成所需的计算任务。比如对于乘法运算，在CISC架构的CPU上，您可能需要这样一条指令：MUL ADDRA, ADDRB就可以将ADDRA和ADDRB中的数相乘并将结果储存在ADDRA中。将ADDRA, ADDRB中的数据读入寄存器，相乘和将结果写回内存的操作全部依赖于CPU中设计的逻辑来实现。这种架构会增加CPU结构的复杂性和对CPU工艺的要求，但对于编译器的开发十分有利。比如上面的例子，C程序中的a*=b就可以直接编译为一条乘法指令。今天只有Intel及其兼容CPU还在使用CISC架构。
RISC架构要求软件来指定各个操作步骤。上面的例子如果要在RISC架构上实现，将ADDRA, ADDRB中的数据读入寄存器，相乘和将结果写回内存的操作都必须由软件来实现，比如：MOV A, ADDRA; MOV B, ADDRB; MUL A, B; STR ADDRA, A。这种架构可以降低CPU的复杂性以及允许在同样的工艺水平下生产出功能更强大的CPU，但对于编译器的设计有更高的要求。

教材学习中的问题和解决过程

问题1：HCL语言和我们学过的HDL语言有什么联系
问题1解决方案：HCL（hardware control language，硬件控制语言），编程语言，用来模拟计算机逻辑。HCL具有一些硬件描述语言的特性，允许用户描述布尔函数和字级选择操作。另一方面，它缺乏很多在真正的HDL（Hardware Description Language，硬件描述语言）中能找到的特性。例如，声明寄存器和其他存储元素的方法，循环和条件构造，模块定义和实例化的能力，以及位提取和插入操作。