2017-2018-1 20155306 《信息安全系统设计基础》第7周学习总结

2017-2018-1 20155306 《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

第四章 处理器体系结构

4.1 Y86指令集体系结构

程序可见状态：每条指令都会读取或修改处理器状态的某些部分

存储器：Y86用虚拟地址引用存储器位置，硬件和操作系统联合起来将虚拟地址翻译成实际或物理地址

movl分为irmovl rrmovl mrmovl rmmovl

四个整数指令：addl subl andl xorl

7个跳转指令：jmp jle jl je jne jge jg

6个条件传送指令：cmovle cmovl cmove cmovne cmovge cmovg

指令的字节级编码：每条指令需要1~6个字节不等，第一个字节表示指令类型，分为两部分，高四位是代码部分，低四位是功能部分

附加寄存器指示符字节：指定一个或者两个寄存器。

附加4字节的常数字：作为irmovl的立即数数据，rmmovl和mrmovl的地址指示符的偏移量，以及分支指令和调用指令的目的地址。

4.2 逻辑设计和硬件语言HCL

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

HCL中，将所有字级的信号都声明为int，不指定字的大小，HCL允许比较字是否相等

时序电路：有状态并在这个状态上进行计算的系统

时钟寄存器：存储单个位或字，时钟信号控制寄存器加载输入值

大多数时候，寄存器都保持在稳定状态(x)，产生的输出等于它的当前状态。信号沿着寄存器前面的组合逻辑传播，这时，产生了一个新的寄存器输入(y)，但只要时钟是低电位的，寄存器的输出就仍然保持不变。当时钟变成高电位的时候，输入信号才加载到寄存器中，成为下一个状态y，直至下一个时钟的上升沿。

4.3 Y86顺序实现

PIPE处理一条指令包括的操作：

a)    预测PC和取指：将PC内容作地址，从指令存储器读指令，预测下一跳PC地址。

b)    译码：读两个操作数的寄存器值。

c)     执行：根据指令类型，将算数/逻辑单元ALU用于不同操作，包括设置条件码。

d)    访存：数据存储器写入或读出一个存储器字。

e)    写回：写从ALU计算出来的值或者从存储器读出的值。

f)     更新PC

流水线化：每个时钟周期，一条指令离开系统，一条新的进入，特点：

a)    流水线化增加了系统的吞吐量，但会轻微的增加延迟（增加了流水线寄存器）。
b)    不一致的阶段延迟造成的流水线技术的局限性：系统吞吐量受最慢阶段速度限制。
c)     流水线过深，收益反而下降，流水线寄存器成为吞吐量的一个制约因素。

每个时钟周期都有下面特点：

a)  程序寄存器都会装载新的指令地址
b)  只有在执行整数运算指令时才会装载条件码寄存器
c)  只有在执行rmmovl、pushl、call指令时才会写数据存储器

Y86模拟器安装

根据实验楼实验步骤，构建YIS环境，并进行测验结果如下：



课本部分练习题：

代码调试中的问题和解决过程

问题1：在实验楼安装Y86模拟器安装，出现下图权限不够的情况：





解决：在命令前加 sudo，就可解决所有的权限问题。运行成功如下：



问题二：make all命令没有预期的汇编码，出现下图情况：



解决：.ys文件已经是汇编代码文件了，make xx.yo才会出现汇编代码。因此现在使用cat xx.ys就可以看到代码了。

代码托管

（statistics.sh脚本的运行结果截图）

上周考试错题总结

其他（感悟、思考等，可选）

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	5000行	30篇	400小时
第一周	20/20	1/2	10/15	第一章
第三周	130/210	1/2	21/36	第二章
第四周	70/ 280	1/4	10/46	第十章
第五周	91 / 371	1/6	23/69	第三章
第六周	308 / 648	1/8	31/100	第八、十章
第七周	2200 /2848	1/10	25/125	第四章

尝试一下记录「计划学习时间」和「实际学习时间」，到期末看看能不能改进自己的计划能力。这个工作学习中很重要，也很有用。

耗时估计的公式

：Y=X+X/N ，Y=X-X/N，训练次数多了，X、Y就接近了。

参考：软件工程软件的估计为什么这么难，软件工程 估计方法

计划学习时间:25小时

实际学习时间:20小时

改进情况：

(有空多看看现代软件工程 课件

软件工程师能力自我评价表)

参考资料

深入理解计算机系统(第3版)