20145238《信息安全系统设计基础》第6周学习总结

教材学习内容总结

4.1 Y86指令集体系结构

• Y86处理器状态类似于IA32&＃xff0c;有8个程序寄存器&＃xff1a;%eax、%ecx、%edx、%ebx、%esi、%edi、%esp、%ebp。处理器的每个程序寄存器存储一个字。%esp被入栈、出栈、调用和返回指令作为栈指针。

• ZF、SF、OF&＃xff0c;它们保存最近的算术或逻辑指令所造成影响的有关信息。程序计数器PC存放当前正在执行指令的地址。

• 程序状态的最后一个部分是状态码stat&＃xff0c;它表明程序执行的总体状态

• IA32的movl指令&＃xff1a;irmovl、rrmovl、mrmovl、rmmovl。指令名字第一个字母代表源的类型。源可以是立即数(i)、寄存器(r)、存储器(m)&＃xff0c;目的可以是寄存器(r)、存储器(m)

• 两个存储器传送指令中的存储器引用方式是基址和偏移量形式:4个整数操作指令&＃xff1a;addl、subl、andl、xorl;7个跳转指令&＃xff1a;jmp、jle、jl、je、jne、jge、jg;6个条件传送指令&＃xff1a;cmovle、cmovl、cmove、cmovne、cmovge、cmovg;Halt指令停止指令的执行

• Y86异常&＃xff1a;以“.”开头的词是汇编器命令&＃xff0c;它们告诉汇编器调整地址&＃xff0c;以便在那里产生代码或插入一些数据

4.2 逻辑设计和硬件控制语言HCL

• 逻辑门是数字电路的基本计算元素。逻辑门总是活动的&＃xff0c;一旦一个门的输入变化了&＃xff0c;在很短的时间内&＃xff0c;输出就会相应地变化。
• 将很多的逻辑门组合成一个网&＃xff0c;就能构建计算块&＃xff0c;称为组合电路。限制&＃xff1a;1.两个或者多个逻辑门的输出不能连接在一起&＃xff1b;2.这个网必须无环
• 多路复用电路&＃xff08;MUX&＃xff09;&＃xff1a;根据输入控制信号的值&＃xff0c;从一组不同的数据信号中选出一个。
• HCL&＃xff1a;1.HCL中所有字级的信号都声明为int&＃xff1b;2.在画字级电路的时候&＃xff0c;用中等粗度的线表示携带字的每个位的线路&＃xff0c;用虚线来表示布尔信号的结果&＃xff1b;3.在HCL中&＃xff0c;表示默认情况&＃xff08;即所有条件都没有被选中的情况&＃xff09;一般用1
• 时钟寄存器&随机访问存储器&＃xff1a;1.时钟寄存器存储单个位或者字。时钟信号控制寄存器加载输入值 2.随机访问存储器存储多个字&＃xff0c;用地址来选择该读入或者该写哪个字

4.3 Y86的顺序实现

• 将处理组织成阶段

　　　　①取指&＃xff1a;取指阶段从存储器读取指令字节&＃xff0c;地址为程序计数器PC的值

　　　　②译码&＃xff1a;译码阶段从寄存器文件读入最多两个操作数

　　　　③执行&＃xff1a;在执行阶段&＃xff0c;算数/逻辑单元要么根据ifun的值执行指令指明的操作&＃xff0c;计算机存储器引用的有效地址&＃xff0c;要么增加或减少栈指针

　　　　④访存&＃xff1a;访存阶段可以将数据写入存储器&＃xff0c;或从存储器读出数据

　　　　⑤写回&＃xff1a;写回阶段最多可以写两个结果到寄存器文件

　　　　⑥更新PC&＃xff1a;将PC设置成下一条指令的地址

irmovl指令的处理与rrmovl类似&＃xff0c;但是因为是长指令格式&＃xff0c;所以程序计数器要加6
指令call和ret与之前的popl和pushl类似。对于指令call&＃xff0c;我们要将valP也就是call之后的那条指令的地址压入栈中在更新PC阶段&＃xff0c;将PC设置为valC&＃xff0c;也就是调用目的地

• SEQ的实现包括组合逻辑和两种存储器设备&＃xff1a;时钟寄存器、随机访问存储器

• SEQ阶段的实现
  ①取指阶段&＃xff1a;包括指令存储器单元。一次从存储器中读出6个字节。第一个字节分为ocode,ifun。根据icode的值&＃xff0c;计算&＃xff1a;instrvalid(发现不合法指令)&＃xff0c;needregids,need_valC。instrvalid和imemerror在访存阶段被用来产生状态码。
  ②S译码和写回阶段&＃xff1a;都需要访问寄存器文件。寄存器文件有四个端口&＃xff0c;它支持同时进行两个读和两个写&＃xff1b;每个端口都一个地址连接和数据连接。如果某个地址端口上的值为特殊标识符0xf&＃xff0c;则表明不需要访问寄存器。
  ③执行阶段&＃xff1a;包括算术/逻辑单元&＃xff08;ALU&＃xff09;。这个单元革命家alufun信号的设置&＃xff0c;对输入aluA和aluB执行ADD,SUB,AND,XOR运算。ALU的输出就是valE信号。还包括条件码寄存器。每次运行时&＃xff0c;ALU都会产生三个与条件码相关的信号——零&＃xff0c;符号&＃xff0c;溢出。用set_cc来控制是否应该更新条件码寄存器。
  ④访存阶段&＃xff1a;两个控制块产生存储器地址和存储器输入数据的值&＃xff1b;另外两个块产生控制信号表明应该执行读操作还是写操作。当执行读操作时数据存储器产生值valM。
  ⑤更新PC阶段&＃xff1a;SEQ中最后一个阶段会产生程序计数器的新值&＃xff0c;依据指令的类型和是否要选择分支&＃xff0c;新的PC可能是valC、valM、valP

实验楼学习

• 根据老师提供的信息构建YID环境&＃xff1a;

  cd ~/Code/shiyanlou_cs413
  wget http://labfile.oss.aliyuncs.com/courses/413/sim.tar
  tar -xvf sim.tar
  cd sim
  sudo apt-get install tk
  sudo ln -s /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libtk8.6.so /usr/lib/libtk.so
  sudo ln -s /usr/lib/x86_64-linux-gnu/libtk8.6.so /usr/lib/libtk.so
  make

用make all指令编译

可以看到编译后的.yo文件

查看教材p239页的代码

教材学习中的问题和解决过程

-根据张晓涵同学的博客安装了Y86

同时也更改了makefile

但一直无法编译.yo文件

只好用实验楼来完成内容

代码调试中的问题和解决过程

我仔细回想了以下好像第一步安装bison和flex词法分析工具好像并没有成功&＃xff0c;我就删了解压的文件重新来了一遍确实是没有安装

之后强行用了> sudo apt-get -f install bison flex 还是不行。。。
之后百度了解决方法> apt-get --fix-broken install

之后就成功啦~~~

进入y86-code文件夹&＃xff0c;可以找到asuml.yo&＃xff1a;

make clean Y86-code文件夹&＃xff0c;可以看到只有.ys文件了
之后再> make all 可以汇编运行所有代码。

本周代码托管

代码托管链接

其他&＃xff08;感悟、思考等&＃xff0c;可选&＃xff09;

本周大多数都是验证类的题目&＃xff0c;需要认真思考和理解&＃xff0c;感觉把更多的时间抽出来真正的理解课本内容更为重要。
本周还进行了家庭作业整理工作&＃xff0c;其实觉得很枯燥&＃xff08;但可以加分。。。&＃xff09;&＃xff0c;就在翻看学姐的博客是我发现了闫佳昕学姐的第一周博客&＃xff0c;上面详细的分析了每一条汇编指令执行的过程&＃xff0c;寄存器的指向变化以及出栈如栈的情况&＃xff0c;每周在读汇编代码的时候都非常难理解&＃xff0c;但今天有了非常具体的认识&＃xff0c;然而这是学姐第一周的博客·····早就听说学姐是超级无敌大学霸&＃xff0c;其实何为学霸&＃xff0c;并不是她们生来就比我们的大脑发达&＃xff0c;只是人家在遇到问题时就及时的去解决了问题&＃xff0c;我从第二周遇到的问题在第六周才解答&＃xff0c;&＃xff0c;&＃xff0c;这就是比不上别人的原因&＃xff0c;从以后开始要认真反思自己&＃xff0c;不要再为了写博客而写博客&＃xff0c;要切实的!去解决!自己遇到的问题!!!
学姐的参考博客

学习进度条

参考资料

• 《深入理解计算机系统V2》学习指导
• http://www.cnblogs.com/hrhguanli/p/4594724.html
• http://blog.csdn.net/bulljordan23/article/details/7723495