20145222《信息安全系统设计基础》第六周学习总结（2）

20145222《信息安全系统设计基础》第六周学习总结（2）

补充加强版

教材学习内容总结

4.1Y86指令集体系结构

• Y86指令集是IA32指令集的一个子集，只包括四字节整数操作。寻址方式比较少，操作也比较少。

• 指令编码长度从1个字节到6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，还可能含有一个四字节的常数字。字段fn指明是某个整数操作（OPL）、数据移动条件（cmovXX）或是分支条件（jXX），所有数值都用十六进制表示
  

• 8个程序寄存器中每个都有相应的0~7的寄存器标识符，程序寄存器存在一个寄存器文件中，这个寄存器文件就是一个小的、以寄存器ID作为地址的随机访问存储器。当需要指明不应访问任何寄存器时，用ID值0xF表示。
  

• Y86异常：Y86状态码（在我们的设计中，任何AOK以外的代码都会使处理器停止）
  

4.2逻辑设计和硬件控制语言HCL

• 存储设备都是由同一个时钟控制，两类存储器设备包括：
  - 时钟寄存器（寄存器）：储存单个位或字，用时钟信号控制寄存器加载输入值。
  - 随机访问储存器（储存器）：储存多个字，用地址选择该读/写哪个字。
• 存储器和时钟中，处理器有一个随机访问存储器来存储程序数据。
  

4.3 Y86的顺序实现

• SEQ阶段的实现：
  • 取指阶段：
    - a.以PC为第一个字节的地址，一次读6个字节。
    - b.icode：控制逻辑块计算指令
    - c.ifun：功能码
    - d.三个一位的信号（根据icode值计算）：instr_valid：发现不合法的指令；need_regids：包含寄存器指示符字节吗；need_valC：包括常数字
    - e.后五个字节是寄存器指示符字节和常数字的组合编码。
  • 译码和写回阶段：
    - a.都需要访问寄存器文件，根据四个端口的情况，判断应该读哪个寄存器产生信号valA、valB。
    - b.寄存器文件，支持同时进行两个读和两个写，每个端口有一个地址连接（寄存器ID）和一个数据连接（32根线路），既可以作为寄存器文件的输出字，又可以作为他的输入字。
  • 执行阶段：
    - a.包括算数/逻辑单元（ALU），输出为valE信号。ALU通常作为加法器使用
    - b.包括条件码寄存器
    - c.每次运行产生：零、符号、溢出、产生信号set_cc
  • 访存阶段:
    - a.读或者写程序数据。
    - b.两个数据块产生存储器地址和存储器输入证据的值，两个产生控制信号表明应该是读还是写。当执行读操作时，数据存储器产生valM。
    - c.根据icode,imem_error,instr_valid,dmem_error，从指令执行的结果计算状态码Stat。
  • 更新PC阶段:
    - 产生程序计数器的新值，依据指令的类型和是否要选择分支，新的PC可能是valC、valM或者valP。
• 处理器设计的几个重要经验：
  • 管理复杂性是首要问题，尽量保持硬件设计的简单。
  • 不需要直接实现ISA。
  • 一开始就保证设计正确是非常重要的。

本周代码托管截图

• 托管代码链接
• 代码托管截图
  

学习进度条

	代码行数（新增/累积）	博客量（新增/累积）	学习时间（新增/累积）	重要成长
目标	4000行	30篇	400小时
第一周	0/0	2/3	10/20	掌握了几个命令
第二周	0/0	1/4	8/28	熟练了vim编辑器的操作
第三周	40/40	1/5	12/40	开始敲代码了
第五周	36/76	2/7	15/55	慢慢熟悉了汇编语言
第六周	12/88	2/9	16/71	对机器语言指令有了更深一步的理解

参考资料

• 《深入理解计算机系统V2》学习指导