Polygon zkEVM zkASM 与以太坊虚拟机opcode 对应集合

Posted 2022-09-21 mutourend

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了Polygon zkEVM zkASM 与以太坊虚拟机opcode 对应集合相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

1. 引言

结合：

以太坊黄皮书 https://ethereum.github.io/yellowpaper/paper.pdf
https://github.com/comitylabs/evm.codes（以太坊虚拟机opcodes交互索引）

2. 0x01 ADD opcode

其中：

$\\delta$ 为从stack中pop出来的value数，因ADD是对stack的top 2 values求和（除非明确说明，否则是对 $2^256$ 取模）。
$\\alpha$ 为向stack push进去的value数。ADD操作会将二值求和结果再push进stack中。

根据上图可知，0x01 ADD opcode所需最小gas为3。

在Polygon zkEVM中，以太坊虚拟机的0x01 ADD opcode对应的zkASM表示为：

opADD:
	; 检查当前stack中确实有至少2个元素，否则跳转到stackUnderflow。
    SP - 2          :JMPN(stackUnderflow)
    ; 将stack pointer值减一
    SP - 1 => SP
    ; 将stack pointer值加载到A寄存器中；再将stack pointer值减一
    $ => A          :MLOAD(SP--)
    ; 将stack pointer值加载到C寄存器中
    $ => C          :MLOAD(SP)

    ; Add operation with Arith
    ; 将A寄存器的值存储在Memory状态机中的`arithA`变量中
    A               :MSTORE(arithA)
    ; 将C寄存器的值存储在Memory状态机中的`arithB`变量中
    C               :MSTORE(arithB)
    ; 调用`addARITH`子程序，负责执行加法运算
                    :CALL(addARITH)
    ; 从Memory状态机中的`arithRes1`变量中读取加法运算结果 存入在 E寄存器中
    $ => E          :MLOAD(arithRes1)
    ; 将E寄存器的值存储在stack pointer位置，将stack pointer值加一
    E               :MSTORE(SP++)
    ; stack空间为1024，若当前stack pointer值大于1024，则跳转到stackOverflow
    1024 - SP       :JMPN(stackOverflow)
    ; ADD opcode所需最低gas为3，若执行为ADD操作后GAS为负数，则跳转到outOfGas
    GAS-3 => GAS    :JMPN(outOfGas)
    ; 最后但同样重要的是，以下表示继续处理下一指令。
                    :JMP(readCode)

其中addARITH子程序负责执行加法运算，具体实现见：

zkEVM Rom项目中的utils.zkasm

; 其中tmpZkPC、storeTmp、arithA、arithB、arithRes1、loadTmp均为全局变量。
addARITH:
	; 将调用addARITH子程序之前的RR值存入tmpZkPC临时全局变量中。
    RR              :MSTORE(tmpZkPC)
    zkPC+1 => RR    :JMP(storeTmp) ; 等效为 CALL(storeTmp)

    $ => A          :MLOAD(arithA)
    $ => B          :MLOAD(arithB)
    $ => E          :ADD

    E               :MSTORE(arithRes1)

    zkPC+1 => RR    :JMP(loadTmp) ; 等效为 CALL(loadTmp)
    ; 重置RR值 为 调用addARITH子程序之前的RR值（从tmpZkPC临时全局变量中取出）
    $ => RR         :MLOAD(tmpZkPC)
                    :JMP(RR)

其中storeTmp子程序为将A/B/C/D/E寄存器的值存储在临时全局变量tmpVarA/B/C/D/E中，而loadTmp为将临时全局变量tmpVarA/B/C/D/E中的值加载到A/B/C/D/E寄存器中：

storeTmp:
    A                   :MSTORE(tmpVarA)
    B                   :MSTORE(tmpVarB)
    C                   :MSTORE(tmpVarC)
    D                   :MSTORE(tmpVarD)
    E                   :MSTORE(tmpVarE)
                        :JMP(RR) ; 等效为 RETURN
loadTmp:
    $ => A                  :MLOAD(tmpVarA)
    $ => B                  :MLOAD(tmpVarB)
    $ => C                  :MLOAD(tmpVarC)
    $ => D                  :MLOAD(tmpVarD)
    $ => E                  :MLOAD(tmpVarE)
                            :JMP(RR) ; 等效为 RETURN