以太坊虚拟机介绍

Posted 2021-01-21 405845829qq

近期打算写一些关于以太坊虚拟机（后面简称EVM）的文章，这是其中的第一篇。这一系列文章想站在EVM指令集的角度，带领读者逐步理解EVM工作原理，进而理解以太坊区块链技术细节。由于网上介绍以太坊的文章也比较多，所以这一系列文章将最大程度减少不必要的废话，直接提供文章想要表达的信息。

EVM基本信息
编程语言虚拟机一般有两种类型，基于栈，或者基于寄存器。大部分我们所熟知的语言都采用基于栈的虚拟机，比如最著名的Java虚拟机。在游戏领域非常流行的Lua语言则采用了基于寄存器的虚拟机。和JVM一样，EVM也是基于栈的虚拟机。

既然是支持栈的虚拟机，那么EVM肯定首先得有个栈。为了方便进行密码学计算，EVM采用了32字节（256比特）的字长。EVM栈以字（Word）为单位进行操作，最多可以容纳1024个字。这就是我们在这篇文章里需要了解的EVM信息，在后面的文章里，我们会逐步介绍更多的EVM细节。下面是EVM栈的示意图：

 

 

EVM指令集
和JVM一样，EVM执行的也是字节码。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已经定义了约142条指令，还有100多条指令可供以后扩展。这142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。我们会在后面的文章里逐步讨论这些指令，下面是已经定义的EVM操作码分布图（灰色区域是目前还没有定义的操作码）：