ARM指令之乘法指令

sunygd · 发表于 2016-10-19 15:07

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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。
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
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。