第四章 处理器体系结构

4.1 Y86-64指令集体系结构

• 程序员可见状态：
  Y86-64程序中的每条指令都会读取或修改处理器状态的某些部分，这称为程序员可见状态。
• Y86-64状态包括15个寄存器、程序计数器PC（存放当前正在执行指令的地址）、、3个一位的条件码（ZF、SF和OF）、内存和状态码。
• Y86-64指令
• 4个传送指令

irmovq rrmovq mrmovq rmmovq

其中指令的第一个字母表明源的类型（i r m)第二个字母表明目的的类型（r m)

• 4个整数操作指令

addq subq andq xorq

他们只对寄存器数据进行操作，而X86还允许内存数据进行这些操作，设置三个条件码ZF SF OF（零，符号，溢出）

• 7个跳转指令

jmp jle jl je jne jge jg

根据分支的类型和条件代码的设置来选则分支

• 6个条件传送指令

cmovle cmovl cmove cmovne cmovge cmovg

条件码满足所需要的约束时才会更新寄存器的值。

• call：将返回地址入栈，然后跳到目的地址。
• ret:从call的调用中返回。
• pushq和popq：入栈和出栈。
• halt：停止指令的执行。
  

• 指令编码
  上图给出指令的字节级编码，每条指令需要1-10个字节不等，每条指令第一个字节表明指令的类型：搞四位是代码部分，低四位是功能部分。
• 组成：

1. 一个单字节的指令指示符
2. 一个单字节的寄存器指示符

3. 一个八字节的常数字

   4.2 逻辑设计和硬件控制语言HCL

• HCL与HDL的区分

1. HCL：硬件控制语言
2. HDL：硬件描述语言

• 逻辑门

1. 与：AND用“&&”表示
2. 或：OR用“||”表示
3. 非：NOT用“！”表示
4. 与、或、非三种逻辑门可以用一种与非门或者或非门实现
5. 与非和与的组合可以概括大部分计算
   

• HCL情况表达式通用格式
  
• Y86-64的顺序实现

1. 取值：fetch
2. 译码：decode
3. 执行：execute
4. 访存：memory
5. 写回：write back
6. 更新：PC update

• SEQ
  

1. 白色方框表示时钟寄存器
2. 淡蓝色方框表示硬件单元
3. 灰色圆角矩形表示控制逻辑块
4. 白色圆圈中是线路的名字
5. 粗线表示宽度为字长的数据
6. 细线表示宽度为字节或更窄的数据

7. 虚线表示单个位的连接

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