以太坊虚拟机(EVM)是什么？
2024-11-25 10:31:42
以太坊是一个可编程的区块链。与比特币不同，以太坊并没有给用户提供一组预定义的操作（比如比特币交易），而是允许用户创建他们自己的操作，这些操作可以任意复杂。这样，以太坊成为了多种不同类型去中心化区块链的平台，包括但是不限于密码学货币。
EVM为以太坊虚拟机。以太坊底层通过EVM模块支持智能合约的执行和调用，调用时根据合约的地址获取到代码，生成具体的执行环境，然后将代码载入到EVM虚拟机中运行。通常目前开发智能合约的高级语言为Solidity,在利用solidity实现智能合约逻辑后，通过编译器编译成元数据（字节码）最后发布到以坊上。
EVM架构概述
EVM本质上是一个堆栈机器，它最直接的的功能是执行智能合约，根据官方给出的设计原理，EVM的主要的设计目标为如下几点：
简单性
确定性
空间节省
为区块链服务
安全性保证
便于优化
针对以上几点通过对EVM源代码的阅读来了解其具体的设计思想和工程实用性。
EVM存储系统机器位宽
EVM机器位宽为256位，即32个字节，256位机器字宽不同于我们经常见到主流的64位的机器字宽，这就标明EVM设计上将考虑一套自己的关于操作，数据，逻辑控制的指令编码。目前主流的处理器原生的支持的计算数据类型有：8bits整数，16bits整数，32bits整数，64bits整数。一般情况下宽字节的计算将更加的快一些，因为它可能包含更多的指令被一次性加载到pc寄存器中，同时伴有内存访问次数的减少。目前在X86的架构中8bits的计算并不是完全的支持（除法和乘法），但基本的数学运算大概在几个时钟周期内就能完成，也就是说主流的字节宽度基本上处理器能够原生的支持，那为什么EVM要采用256位的字宽。主要从以下两个方面考虑：
时间，智能合约是否能执行得更快
空间，这样是否整体字节码的大小会有所减少
gas成本
时间上主要体现在执行的效率上，我们以两个整型数相加来对比具体的操作时间消耗。32bits相加的X86
的汇编代码
mov eax, dword [9876ABCD] //将地址9876ABCD中的32位数据放入eax数据寄存器
add eax, dword [1234DCBA] //将1234DCBA地址指向32位数和eax相加,结果保存在eax中
64bits相加的X86汇编代码
mov rax, qword [123456789ABCDEF1] //将地址指向的64位数据放入64位寄存器
add rax, qword [1020304050607080] //计算相加的结果并将结果放入到64位寄存器中
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