Ethereum虚拟机
- 基于栈的虚拟机，一次调用产生一个实例
- 每个栈的元素大小是32字节
- 大小无限制，调用深度上线是1024
- 临时存储指存在于本实例中，永久存储指存储在MPT中的变量
Ethereum组成
指令集
指令集定义了以太坊虚拟机（EVM）能理解并执行的所有操作。
每一条指令就是一种操作，例如：
| 指令 | 功能 |
|---|---|
| ADD | 加法 |
| MUL | 乘法 |
| SSTORE | 写入存储 |
| CALL | 调用其他合约 |
| SHA3 | 哈希运算 |
代码
代码是部署在以太坊合约账户上的字节码（Bytecode）。
流程：
- 用 Solidity/Vyper 等高级语言编写
- 用编译器（如 solc）编译成 EVM 字节码
- 部署到区块链上，变成固定数据
特点：
- 部署后不可修改（除代理合约例外）
- EVM 按字节逐条执行
- 支持跨合约调用
全局状态
全局状态表示以太坊上所有账户（普通地址和合约地址）的当前快照 。
记录每个账户的：
- 余额（Balance）
- Nonce（交易次数）
- 存储（Storage）
- 代码（Code）
全局状态通过 Merkle Patricia Trie（MPT） 组织，确保高效、可验证。
执行环境
执行环境描述了一次交易/调用时的上下文信息，例如：
- 当前合约地址（address）
- 调用者地址（caller）
- 传入的 ETH 数量（value）
- 区块相关信息（timestamp、number）
- Gas 限制（gas limit）
- 输入数据（calldata）
每次交易或合约调用都有自己独立的执行环境。
虚拟机实例状态
执行过程中，EVM会维护一个临时的内部状态，包括：
- 栈（Stack）：存放中间数据，最大 1024 个元素
- 内存（Memory）：可变长度的字节数组（临时的）
- 存储（Storage）：持久化存储，属于全局状态
- 程序计数器（PC）：记录当前执行到哪条指令
- 剩余 Gas（Remaining Gas）
这些状态只在执行期间存在，执行完成后销毁。
定价策略
定价策略定义了每种操作所需消耗的 Gas 量。
| 操作 | Gas 消耗 |
|---|---|
| 加法（ADD） | 3 Gas |
| 存储写入（SSTORE） | 高达 20,000 Gas |
| 合约创建（CREATE） | 极高 Gas 消耗 |
预编译合约
预编译合约是由以太坊内置、预先优化好的常用功能模块，具有固定地址。
常见的预编译合约：
| 地址 | 功能 |
|---|---|
| 0x01 | ecrecover（签名恢复） |
| 0x02 | sha256 哈希 |
| 0x03 | ripemd160 哈希 |
| 0x04 | identity（返回输入） |