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死磕以太坊源码分析之EVM指令集

死磕以太坊源码分析之EVM指令集

作者: mindcarver | 来源:发表于2021-02-24 08:40 被阅读0次

    死磕以太坊源码分析之EVM指令集

    配合以下代码进行阅读:https://github.com/blockchainGuide/

    写文不易,给个小关注,有什么问题可以指出,便于大家交流学习。

    以下指令集持续更新,最新文章请参考上面

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    EVM 指令集概念

    EVM执行的是字节码。由于操作码被限制在一个字节以内,所以EVM指令集最多只能容纳256条指令。目前EVM已经定义了100多条指令,还有100多条指令可供以后扩展。这100多条指令包括算术运算指令,比较操作指令,按位运算指令,密码学计算指令,栈、memory、storage操作指令,跳转指令,区块、智能合约相关指令等

    EVM指令集

    算数运算指令集

    0x0

        STOP:       "STOP",
        ADD:        "ADD", //加法运算
        MUL:        "MUL", //乘法运算
        SUB:        "SUB", //减法运算
        DIV:        "DIV", //无符号整除运算
        SDIV:       "SDIV", //有符号整除运算
        MOD:        "MOD", //无符号取模运算
        SMOD:       "SMOD", //有符号取模运算
        EXP:        "EXP",  //指数运算
        NOT:        "NOT",
        
        //从栈顶弹出两个元素,进行比较,
        //然后把结果(1表示true,0表示false)推入栈顶。
        //其中LT和GT把弹出的元素解释为无符号整数进行比较,
        //SLT和SGT把弹出的元素解释为有符号数进行比较,EQ不关心符号
        LT:         "LT",  //无符号小于比较
        GT:         "GT", //无符号大于比较
        SLT:        "SLT", //有符号小于比较
        SGT:        "SGT", //有符号大于比较
        EQ:         "EQ",  // 等于比较
        
        //SZERO指令从栈顶弹出一个元素,判断它是否为0,如果是,则把1推入栈顶,否则把0推入栈顶
        ISZERO:     "ISZERO", //布尔取反
        
        //SIGNEXTEND指令从栈顶依次弹出k和x,并
        //把x解释为k+1(0 <= k <= 31)字节有符号整数,然
        //后把x符号扩展至32字节。比如x是二进制10000000,k是0,
        //则符号扩展之后,结果为二进制1111…10000000(共249个1)
        SIGNEXTEND: "SIGNEXTEND" //符号位扩展
    

    位运算指令集

    0x10

        //AND、OR、XOR指令从栈顶弹出两个元素,进行按位运算,然后把结果推入栈顶
        AND:    "AND",
        OR:     "OR",
        XOR:    "XOR",
        
        //BYTE指令先后从栈顶弹出n和x,取x的第n个字节并推入栈顶。
        //由于EVM的字长是32个字节,所以n在[0, 31]区间内才有意义,
        //否则BYTE的运算结果就是0。另外,字节是从左到右数的,因此第0个字节占据字的最高位8个比特
        BYTE:   "BYTE", 
        
        //这三条指令都是先后从栈顶弹出两个数n和x,
        //其中x是要进行位移操作顶数,n是位移比特数,然后把结果推入栈顶
        SHL:    "SHL",
        //SHR和SAR的区别在于,前者执行逻辑右移(空缺补0),后者执行算术右移(空缺补符号位)
        SHR:    "SHR",
        SAR:    "SAR",
        
        ADDMOD: "ADDMOD",
        
        //MULMOD指令依次从栈顶弹出x、y、z三个数,
        //先计算x和y的乘积(不受溢出限制),再计算乘积和z的模,最后把结果推入栈顶
        //假定乘积不会溢出,那么MULMOD(x, y, z)等价于x * y % z
        MULMOD: "MULMOD",
    

    加密指令集

    0x20

    SHA3: "SHA3"
    

    关闭状态指令集

    0x30

       ADDRESS:        "ADDRESS",
        BALANCE:        "BALANCE",
        ORIGIN:         "ORIGIN",
        CALLER:         "CALLER",
        CALLVALUE:      "CALLVALUE",
        CALLDATALOAD:   "CALLDATALOAD",
        CALLDATASIZE:   "CALLDATASIZE",
        CALLDATACOPY:   "CALLDATACOPY",
        CODESIZE:       "CODESIZE",
        CODECOPY:       "CODECOPY",
        GASPRICE:       "GASPRICE",
        EXTCODESIZE:    "EXTCODESIZE",
        EXTCODECOPY:    "EXTCODECOPY",
        RETURNDATASIZE: "RETURNDATASIZE",
        RETURNDATACOPY: "RETURNDATACOPY",
        EXTCODEHASH:    "EXTCODEHASH",
    

    块操作指令集

    0x40

        BLOCKHASH:   "BLOCKHASH",
        COINBASE:    "COINBASE",
        TIMESTAMP:   "TIMESTAMP",
        NUMBER:      "NUMBER",
        DIFFICULTY:  "DIFFICULTY",
        GASLIMIT:    "GASLIMIT",
        CHAINID:     "CHAINID",
        SELFBALANCE: "SELFBALANCE"
    

    存储和执行指令集

    0x50

        POP: "POP",  // 栈顶弹出元素
        MLOAD:    "MLOAD",
        MSTORE:   "MSTORE",
        MSTORE8:  "MSTORE8",
        SLOAD:    "SLOAD", //先取出栈顶元素x,然后在storage中取以x为键的值(storage[x])存入栈顶
        SSTORE:   "SSTORE", //存储storage是一个键值存储,可将256位字映射到256位字
        JUMP:     "JUMP",
        JUMPI:    "JUMPI",
        PC:       "PC",
        MSIZE:    "MSIZE",
        GAS:      "GAS",
        JUMPDEST: "JUMPDEST"
    

    Push指令集

    0x60

        // PUSH系列指令把紧跟在指令后面的N(1 ~ 32)字节元素推入栈顶
        PUSH1:  "PUSH1",
        ...
        PUSH32: "PUSH32",
    
        //DUP系列指令复制从栈顶开始数的第N(1 ~ 16)个元素,并把复制后的元素推入栈顶
        DUP1:  "DUP1",
        DUP2:  "DUP2",
        ...
        DUP16: "DUP16",
    
        //SWAP系列指令把栈顶元素和从栈顶开始数的第N(1 ~ 16)+ 1 个元素进行交换。
        SWAP1:  "SWAP1",
        ...
        SWAP16: "SWAP16",
        
        LOG0:   "LOG0",
        ...
        LOG4:   "LOG4",
    

    参考

    https://mindcarver.cn

    https://github.com/blockchainGuide

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