乘法指令之：MUL乘法指令

admin 发表于 2014-10-10 07:29:11

ARM乘法指令完成两个数据的乘法。两个32位二进制数相乘的结果是64位的积。在有些ARM的处理器版本中，将乘积的结果保存到两个独立的寄存器中。另外一些版本只将最低有效32位存放到一个寄存器中。

无论是哪种版本的处理器，都有乘-累加的变型指令，将乘积连续累加得到总和。而且有符号数和无符号数都能使用。对于有符号数和无符号数，结果的最低有效位是一样的。因此，对于只保留32位结果的乘法指令，不需要区分有符号数和无符号数两种情况。
乘法指令的二进制编码格式如图7.1所示。

图7.1乘法指令的二进制编码

表7.1显示了各种形式乘法指令的功能。
表7.1 各种形式乘法指令
操作码
助记符
意义
操作
000
MUL
乘（保留32位结果）
Rd：=（Rm×Rs）
001
MLA
乘-累加（32位结果）
Rd：=（Rm×Rs＋Rn）
100
UMULL
无符号数长乘
RdHi：RdLo：=Rm×Rs
101
UMLAL
无符号长乘-累加
RdHi：RdLo：＋=Rm×Rs
110
SMULL
有符号数长乘
RdHi：RdLo：=Rm×Rs
111
SMLAL
有符号数长乘-累加
RdHi：RdLo：＋=Rm×Rs

其中：
① “RdHi：RdLo”是由RdHi（最高有效32位）和RdLo（最低有效32位）链接形成的64位数，“”只选取结果的最低有效32位。

② 简单的赋值由“：=”表示。

③ 累加（将右边加到左边）是由“＋=”表示。

同其他数据处理指令一样，位S控制条件码的设置。当在指令中设置了位S时，则有以下结果。

① 对于产生32位结果的指令形式，将标志位N设置为Rd的第31位的值；对于产生长结果的指令形式，将其设置为RdHi的第31位的值。

② 对于产生32位结果的指令形式，如果Rd等于零，则标志位Z置位；对于产生长结果的指令形式，RdHi和RdLo同时为零时，标志位Z置位。

③ 将标志位C设置成无意义的值。

④ 标志位V不变。

注意
乘法指令不能对第二操作数使用立即数或被移位的寄存器。

7.1MUL乘法指令

1．指令编码格式

MUL（Multiply）32位乘法指令将Rm和Rs中的值相乘，结果的最低32位保存到Rd中。
指令的编码格式如图7.2所示。

图7.2MUL指令的编码格式

2．指令的语法格式

MUL{<cond>}{S} <Rd>，<Rm>，<Rs>

① <cond>
为指令编码中的条件域。它指示指令在什么条件下执行。当<cond>忽略时，指令为无条件执行（cond=AL（Alway））。

② S
S位（bit）决定指令的操作是否影响CPSR中的条件标志位N位和Z位的值。当S=1时，更新CPSR中的条件标志位的值；当S=0时，指令不更新CPSR中的条件标志位。

③ <Rd>
寄存器位目标寄存器。

④ <Rm>
第一个乘数所在寄存器。

⑤ <Rs>
第二乘数所在寄存器。

3．指令操作的伪代码

指令操作的伪代码如下面程序段所示。

IfConditionPassed{cond}then
      Rd={Rm*Rs}
      IfS==1then
         Nflag = Rd
         Zflag = ifRd==0then1else0
         Cflag = unaffected
         Vflag = unaffected

注意
当程序计数器r15被用作<Rd>、<Rm>、<Rs>时，指令的执行结果不可预知；当目的寄存器<Rd>和<Rm>一样时，指令的执行结果不可预知；在ARM版本v5以后的体系中，在MULS指令执行结束后，标志位C保持不变，在v5以前的版本中，MULS指令执行后，标志位C结果不可预知。
4．指令举例

（1）R1=R2×R3

MUL R1, R2, R3

（2）R0=R3×R7，同时设置CPSR中N位和Z位。

MULS R0, R3, R7

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