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2018-2019-1 20165336《信息安全系统设计基础》第四周学习总结

1.教材学到的知识点

• Y86-64中程序员（汇编程序员、编译器等）可见的状态包括程序寄存器、条件码、程序状态、程序计数器（PC）、内存
• Y86-64中有15个程序寄存器分别是%eax %ecx %edx %ebx %esp %ebp %esi %eadi ZF SF OF PC Stat DMEM
• Y86-64指令支持的整数操作的长度是8字节
• Y86-64的指令编码长度是1-10字节，指令编码长度从1-6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
• Y86-64中共有7个跳转指令，分别为jmp、jle、jl、je、jne、jge、jg。
• Y86-64的状态码AOK表示正常操作，3表示遇到非法地址，HLT 处理器执行halt命令，ADR 遇到非法地址，INS 遇到非法指令
• 实现一个数字系统需要三个主要的组成部分：计算对位进行操作的函数的组合逻辑、存储位的存储器元素，以及控制存储器元素更新的时钟信号。

• 与、或、非三种逻辑门可以用一种门（与非门， 或者 或非门）实现。

• 多路复用器。多路复用器根据输入控制信号的值，从一组不同的数据信号中选出一个。
• ALU是一种组合电路，寄存器是一种时序电路，区分在有没有时钟。
• 每当每个时钟到达上沿时，值才会从寄存器的输入传送到输出。我们的Y86处理器会用时钟寄存器保存程序计数器（PC）、条件代码（CC）和程序状态（Stat）。
• 寄存器文件有两个读端口，还有一个写端口。这样一个多端口随机访问存储器允许同时进行多个读和写操作。向寄存器文件写入字是由时钟信号控制的。
• Y86-64中，指令执行分为6个阶段取指（fetch）、译码（decode）、执行（execute）、访存（memory）、写回（write）、更新PC（PC update）
• 在执行阶段，算数/逻辑单元（ALU）要么执行指令指明的操作（根据ifun的值），计算存储器引用的有效地址，要么增加或减少栈指针。得到的值我们称为valE。在此，也可能设置条件码。对一条跳转指令来说，这个阶段会检验条件码和分支条件，看是不是应该选择分支
• rrmovl是寄存器-寄存器传送，irmovq是立即数-寄存器传送，不需要访存。

• 在SEQ+中，创建状态寄存器来保存在一条指令执行过程中计算出来的信号。然后，当一个新的时钟周期开始时，这些信号值通过同样的逻辑来计算当前指令的PC。
  SEQ+中对状态元素的改变称为电路重定时，在SEQ+的各个阶段之间插入了流水线寄存器，并对信号重新排列。

教材学习中的问题和解决过程

书中例题指令编码问题：需要掌握Y86-64指令集，Y86-64指令集的功能码，Y86-64程序寄存器标识符

考试错题总结

• 1.4.在Y86-64中，对一条跳转指令，决定是不是应该选择分支的阶段是（）
  A . fetch
  B . decode
  C . execute
  D . memory
  E . write back
  F . PC update
  正确答案： C
  解析：在执行阶段，算数/逻辑单元（ALU）要么执行指令指明的操作（根据ifun的值），计算存储器引用的有效地址，要么增加或减少栈指针。得到的值我们称为valE。在此，也可能设置条件码。对一条跳转指令来说，这个阶段会检验条件码和分支条件，看是不是应该选择分支。

• 2.图中的代码说明异常处理的细节问题是（）
  A . 同时多条指令引起异常
  B . 指令执行引起异常，后来由于分支预测错误，取消了该指令
  C . 不同阶段更新系统状态的不同部分
  D . 与流水线无关的异常
  正确答案： B
  解析：在这个程序中，流水线会预测选择分支，因此他会取出并以一个值为0xFF的字节作为指令。译码阶段会因此发现一个非法指令异常。稍后，流水线会发现不应该选择分支，因此根本就不应该取出位于地址0x00e的指令。流水线控制逻辑会取消该指令，但是我们想要避免出现异常。

2018-2019-1 20165336《信息安全系统设计基础》第四周学习总结

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