ARM指令之乘法指令

凌阳教育

ARM乘法指令完成2个寄存器中数据的乘法。按产生结果的位宽一般分为2类：一类是2个32位二进制相乘的结果是64位；另一类是2个32位二进制相乘，仅保留最低有效32位。

这2种类型都有“乘一累加”的变形，即将乘积连续相加成为总和，而且有符号和无符号操作数都能使用。2种类型指令共有6条,如表所列

对于有符号和无符号操作数，结果的最低有效32位是一样的，所以对于只保留32位的结果的乘法指令，无须区分有符号数和无符号数2种指令格式。

二进制编码

乘法的二进制编码如图所示

说明

表列出了各种形式乘法功能，对指令编码及表中使用的寄存器表示符号解释如下：

对于32位乘积结果指令，Rd为结果寄存器，Rm、Rs、Rn为操作数寄存器。R15不能用作Rd、Rm、Rs或Rn。且Rd不能与Rm相同。

对于64位乘积结果指令，RdLo、RdHi为结果寄存器，“RdLo：RdHi”是由RdHi（最高有效32位）和RdLo（最低有效32位）连接形成64位乘积结果，Rm、Rs为操作数寄存器。R15不能用作RdLo、RdHi、Rm或Rs，且RdLo、RdHi不能与Rm相同。

选择[31:0]意指只选取乘积结果的最低有效32位。

简单的赋值由“<-”表示。

累加（将右边加到左边）是由“+=”表示。

与其他数据处理指令一样，S位控制条件码的设置。当在指令中设置了S位时：

根据结果更新标志位N和Z。对于产生32结果的指令形式，N标志位设置为Rd的第3位的值；对于产生64位结果的指令形式，N标志位设置的是RdHi的第31位的值；如果Rd或RdHi和RdLo为0，则Z标志设置位。

在ARMV4及以前版本中，标志C和V不可靠；

在ARMV5及以后版本中，不影响标志C和V。

汇编格式

产生最低有效32位乘积的指令：

MUL{<cond>}{S}        Rd，Rm，Rs

MULA{<cond>}{S}            Rd，Rm，Rs，Rn

产生64位乘积的命令：

<mul>{<cond>}{S}RdHi,RdLo,Rm,Rs

在此<mul>是64位乘法类型（UMULL、UMLAL、SMULL、SMLAL）。

例子

形成两个矢量的标量积：

MOV             R11，#20                     ;初始化循环计数

MOV             R10，#0                      ；初始化总和

LOOP     LDR              R0，[R8],#4                 ;读取第一分量

              LDR              R1，[R9],#4                 ;读取第二分量

              MLA              R10，R0，R1，R0       ;乘积累加

              SUBS            R11，R11，#1              ;减循环计数

              BNE              LOOP                  

乘以一个常数可由调一个常数到寄存器，然后使用这些指令中的一种来实现。但是使用移位和加法或减法构成一小段数据处理指令通常更加有效。例如，将R0乘以35：

ADD              R0，R0，R0，LSL#2          ;R0`<-5×R0

RSB               R0，R0，R0，LSL#3          ;R0``<-7×R0`

注意事项

它与其他数据处理指令的重要区别为：

—不支持第2操作数为立即数

—结果寄存器不能同时为第一源寄存器，即Rd、RdHi、RdLo不能与Rm为同一寄存器，RdHi和RdLo不能为同一寄存器。

应避免R15为任意操作数或结果寄存器。

早期的ARM处理器仅支持32位乘法指令。ARM7版本和后续的在名字中有M的处理器才支持64位乘法指令。

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