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# ADD
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本节和接下来的章节主要介绍 EVM中各个指令的具体操作、约束条件和 witness 表示,以及如何在电路设计中实现和验证相关指令。
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# ADD 指令
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本节和接下来的章节主要介绍 EVM 中各个指令的具体操作、约束条件和 witness 表示,以及如何在电路设计中实现和验证相关指令。
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### 概述
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概述:加法指令,对栈中的两个值进行加法计算(256位)。
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... | ... | @@ -11,8 +11,8 @@ trace示例: |
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```code
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// Example 1
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// Result 20 //0x14
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PUSH1 10 //0x10
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PUSH1 10 //0x10
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PUSH1 10 //0x0A
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PUSH1 10 //0x0A
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ADD
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// Example 2
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... | ... | @@ -41,6 +41,8 @@ ADD |
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- 栈内容:`[result]`
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> 注:SUB指令、MUL指令、DIV指令、MOD指令与ADD指令相似,因此实现在同一代码文件中,参考 `zkevm-circuits/src/execution/add_sub_mul_div_mod.rs` 。
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### Witness Core Row
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core row中的表格设计如下:
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... | ... | @@ -51,7 +53,7 @@ core row中的表格设计如下: |
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| 1 | STATE (stack_pop_a) | STATE (stack_pop_b) | STATE (stack_push) | - |
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| 0 | DYNA_SELECTOR | AUX | - | - |
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cnt=2,vers[0]~vers[8]的位置用来存放arithmetic table lookup;
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cnt=2,vers[0]~vers[8]的位置用来存放arithmetic table lookup,目的是将具体的算数约束放在arithmetic子电路中,将core子电路与具体的算数约束解耦;
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cnt=1,vers[0]~vers[7]的位置用来存放栈顶弹出的值stack_pop_a;
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... | ... | @@ -59,41 +61,17 @@ cnt=1,vers[8]~vers[15]的位置用来存放栈顶弹出的值stack_pop_b; |
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cnt=1,vers[16]~vers[23]的位置用来存进栈顶的值stack_push。
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`DYNA_SELECTOR` 和 `AUX` 部分可能存储动态选择器和辅助信息,但在这个具体表格中未被使用。
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其中,对于 `ADD` 操作,给出的算术表查找ARITH的具体值可以如下:
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| tag | operand_a_hi | operand_a_lo | operand_b_hi | operand_b_lo | result_hi | result_lo | unused_hi | unused_lo |
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| ---- | ------------ | ------------ | ------------ | ------------ | --------- | --------- | --------- | --------- |
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| ADD | 0x00 | 0x10 | 0x00 | 0x10 | 0x00 | 0x20 | 0x00 | 0x00 |
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| ADD | 0xFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF | 0xFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF | 0x00 | 0x01 | 0x00 | 0x00 | 0x00 | 0x00 |
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各个字段的含义如下:
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- `tag`:表示算术操作的类型,如 `ADD`、`SUB` 等。
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- `operand_a_hi`:操作数 A 的高位部分。
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- `operand_a_lo`:操作数 A 的低位部分。
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- `operand_b_hi`:操作数 B 的高位部分。
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- `operand_b_lo`:操作数 B 的低位部分。
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- `result_hi`:结果的高位部分。
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- `result_lo`:结果的低位部分。
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- `unused `: 没有使用的部分
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这些字段可以用来存储 256 位数值的高 128 位和低 128 位。
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在上面的示例中:
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- 第一个条目表示 10 + 10 = 20。
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- 第二个条目表示最大值加 1,结果回到 0(因为是模 2^256 运算)。
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### 门约束
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1. Auxiliary字段约束:
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这些约束用于辅助字段,如 `state_stamp`、`stack_pointer`、`log_stamp` 和 `read_only`,确保这些字段在操作期间保持一致。
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2. Stack Value约束:
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2. Core专有的单功能列约束:
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约束单功能列如`pc`、`code_addr`等,确保下一个状态其值正确。
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3. Stack Value约束:
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这些约束用于栈的值,包括以下内容:
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... | ... | @@ -103,7 +81,9 @@ cnt=1,vers[16]~vers[23]的位置用来存进栈顶的值stack_push。 |
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- `stack_pointer`
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- `is_write`
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3. lookup_value约束:
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同时提取出栈中的值,即`lookup_stack_pop_a`, `lookup_stack_pop_b`, `lookup_stack_push`。
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4. lookup_value约束:
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这些约束确保算术操作数和栈操作的值一致。具体来说:
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... | ... | @@ -113,58 +93,16 @@ cnt=1,vers[16]~vers[23]的位置用来存进栈顶的值stack_push。 |
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这些约束对操作数的高位 (`hi`) 和低位 (`lo`) 进行约束,并确保它们与状态查找中的值相等。
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4. 当前的OPCODE=ADD
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5. arithmetic tag = ADD
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5. 当前的 OPCODE = ADD
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参考如下代码:
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```rust
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fn get_constraints(
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&self,
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config: &ExecutionConfig<F, NUM_STATE_HI_COL, NUM_STATE_LO_COL>,
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meta: &mut VirtualCells<F>,
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) -> Vec<(String, Expression<F>)> {
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let opcode = meta.query_advice(config.opcode, Rotation::cur());
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// Auxiliary字段约束 ...
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// Stack Value约束 ...
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let mut arithmetic_operands = vec![];
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for i in 0..3 {
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let entry = config.get_state_lookup(meta, i);
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constraints.append(&mut config.get_stack_constraints(
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meta,
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entry.clone(),
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i,
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NUM_ROW,
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if i == 0 { 0 } else { -1 }.expr(),
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i == 2,
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));
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let (_, _, value_hi, value_lo, _, _, _, _) = extract_lookup_expression!(state, entry);
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arithmetic_operands.extend([value_hi, value_lo]);
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}
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let (tag, arithmetic_operands_full) =
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extract_lookup_expression!(arithmetic, config.get_arithmetic_lookup(meta));
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// iterate over three operands (0..6), since we don't need constraint on the fourth
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constraints.extend((0..6).map(|i| {
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(
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format!("operand[{}] in arithmetic = in state lookup", i),
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arithmetic_operands[i].clone() - arithmetic_operands_full[i].clone(),
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)
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}));
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// 其它约束 ...
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constraints
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}
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```
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6. 用于 arithmetic table lookup 的 arithmetic tag = ADD
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### LookUp约束
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#### get_lookups
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TODO:使用md的 - ,列出四个Lookup都是啥。然后把这段其他的,包括参考代码,删了。
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这里的四个lookup, 类型为LookupEntry::State和LookupEntry::Arithmetic, 具体可以参考Witness Core Row部分的说明。
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