总体布局

本段介绍结构体CoreCircuitConfig的列及其含义。

单功能列 Single-purpose columns

下面是core子电路中最简单的部分，单功能的列：

    /// transaction index, the index inside the block, repeated for rows in one execution state
    pub tx_idx: Column<Advice>,
    /// call id, unique for each call, repeated for rows in one execution state
    pub call_id: Column<Advice>,
    /// contract code address, repeated for rows in one execution state
    pub code_addr: Column<Advice>,
    /// program counter, repeated for rows in one execution state
    pub pc: Column<Advice>,
    /// the opcode, repeated for rows in one execution state
    pub opcode: Column<Advice>,
    /// row counter, decremented for rows in one execution state
    pub cnt: Column<Advice>,

• tx_idx指交易是区块的第几笔
• call_id是我们在处理执行轨迹的时候，遇到新的call，就给其分配一个唯一的id。注意不是每次增加1的
• code_addr是此时运行的合约代码的地址
• pc是此时程序计数器的位置
• opcode是此时程序计数器指向的指令
• 较为难理解的是列cnt，它是为了在执行一步占用多行的情况下设计的。在执行状态这一章会详细讲解。

core子电路中，行数的推进也意味着EVM程序执行轨迹的推进，如果某变化发生，那么下一行的这个列的值就会发生变化，也会有门约束约束这个变化。例如，下一步的pc要加2，那么witness的表中pc这列的值下一行就要加2，并且电路需要约束pc的差为2。

Versatile columns

为了减少列的使用，缩减电路规模，我们设计了多功能的列。在不同的执行状态、不同的指令下，这些列起到不同的作用。除了上述单功能的列以外，其他我们需要的状态、变量等等，都使用多功能的列。

目前设计有32个多功能的列，代码里呈现为

    /// versatile columns that serve multiple purposes
    pub vers: [Column<Advice>; NUM_VERS],

其具体功能在执行状态一章会详细讲解。

执行状态 Execution State in Versatile

概念

执行状态是core子电路中每一步骤的种类，用以区分不同步骤的不同操作。EVM中的步骤的种类是指令（或opcode），而电路中的步骤的种类是执行状态。指令与执行状态基本成一一对应关系。有些相似指令，可以用同一种执行状态概括这些指令的操作。有些指令操作过于复杂，需要用连续的多个执行步骤进行处理。执行步骤的设计理念是使得代码尽量简单。

例如，逻辑运算指令AND OR XOR尽管运算不同，但是操作模式相似。因此为了减少重复代码，我们在core子电路中设计一种执行状态AND_OR_XOR，用以处理这三种指令。

在代码里，使用enum来标识执行状态。执行状态的种类分为以下几种：

指令可对应的状态

这类状态目的就是处理EVM的指令的执行轨迹。包括但不限于：

pub enum ExecutionState {
    ......
    STOP,
    ADD,
    MUL,
    SUB,
    EXP,
    DIV_MOD,
    ADDMOD,
    MULMOD,
    POP,
    PUSH,
    ISZERO,
    AND_OR_XOR,
    ......
}

我们可以注意到，这两个名称“DIV_MOD”，“AND_OR_XOR”由下划线分隔了，意味着他们可以处理多个功能、逻辑相近的指令（DIV和MOD，AND、OR和XOR）。

zkEVM电路内部的状态

在zkEVM电路中为了处理一些非EVM指令的流程，需要使用一些内部状态。EVM中不存在此概念。包括：

pub enum ExecutionState {
    ......
    END_PADDING, // it has to be the first state as it is the padding state
    BEGIN_TX_1, // start a tx, part one
    BEGIN_TX_2, // start a tx, part two
    END_BLOCK,
    END_TX,
    BEGIN_BLOCK,
    ......
}

EVM错误状态

对于EVM执行智能合约遇到错误的情况，例如out of gas，stack overflow等等，我们也需要处理。因此需要使用一些状态来表示遇到了EVM的错误。还未设计。

多行布局

动态选择器 Dynamic Selector

电路的约束，包括门约束和查找表约束，需要在不同执行状态下开启不同的。例如，都是3个操作数a b c的执行状态，加法ADD和乘法MUL的门约束，一个应是a+b-c=0，一个应是a*b-c=0。

Gas & Refund

已有设计，没实现。等待从钉钉文档搬运过来。