assembly - 为什么在 MIPS 中有两种方法可以将任意有符号数相乘？

Question

如果您需要在 MIPS 中将两个任意有符号数相乘，是否有理由更喜欢:

mul $t0 $s0 $s1

或这个:

mult $s0 $s1
mflo $t0

?

我在网上找到了关于每个含义的不一致答案。乍一看，我希望前者是后者的伪指令。 (甚至有一个网页声称是这样的。)但是查看机器代码，似乎 mult是有效的 R 类型指令(操作码 0)，而 mul有一个非零操作码(0x1c)，所以不应该是 R 类型，即使它包含 3 个寄存器？!

RISC 哲学说要经常使用伪指令，因为我们只有有限的真实指令。但我只是没有想到为什么你需要两种不同的乘法方式。两者都会影响 lo和 hi (使用 MARS)，因此您可以使用其中任何一个来检查溢出。那么为什么会出现冗余呢？为什么不告诉大家使用 mul每时每刻？

Answer 1

mul不是伪指令。它不会修改 hi或 lo注册 mult做。它们是指令集中不同的真实指令。

一般来说，我们有 a = b * c
由于将两个 32 位数字相乘会产生 64 位结果，因此在一般情况下我们使用 mult然后用 mflo 得到结果的低 32 位高 32 位为 mfhi .这允许更高的准确性，但需要额外的指令 [或两条] 来获得结果。

如果我们只关心乘法结果的低 32 位(例如数组索引计算)，我们可以使用 mul这允许结果与参数位于不同的寄存器中(在单个指令中)

考虑一个简单的程序:

    .text
    .globl  main
main:
    mul     $v0,$a0,$a1
    mult    $v1,$a2
    mflo    $v0

现在，如果我们使用 mars 组装它，我们得到:

00400000:   70851002    mul     $v0,$a0,$a1
00400004:   00660018    mult    $v1,$a2
00400008:   00001012    mflo    $v0

请注意，我们有一个真实的 mflo第 3 行的指令。如果 mul是一个伪操作，mars [必须] 注入(inject) mflo $v0 mul之间和 mult线条

更新:

That's interesting. And you're right about it not being a pseudo-instruction. (You'd see that when it was assembled, if it were.) But when I use MARS, both mul and mult modify hi and lo. Maybe this is a MARS bug?

可能。 spim也修饰 hi 和 lo。

经过进一步思考，考虑到原始 mips CPU 内核的时代(大约 1985 年)和他们拥有的 [极其] 有限数量的门，这似乎是合乎逻辑的。

但是，真正的 mips 内核今天仍然存在。该公司是“MIPS Technologies, Inc”，截至 2017 年仍然存在。

[AFAICT] 公司的 ISA 引用手册在此处有副本:https://s3-eu-west-1.amazonaws.com/downloads-mips/documents/MD00086-2B-MIPS32BIS-AFP-6.06.pdf

在该文档中，mul指令没有将更改 hi 或 lo 列为副作用。

在我看过的一些文档中[我不记得是哪个]，它指出[对于旧/真实硬件]，您必须在 mult 之间有一个干预指令。和 mflo (例如 nop )。模拟器不需要这个。

作为一种好的做法，我可能不会依赖 lo/hi 在 mult 之后的有效时间过长。并且完全不依赖它们 mul ，所以，对于类作业，这有点争议。

看看 qemu 会很有趣做。它比 spim 更难使用或 mars [我更喜欢]但可能更接近实际硬件的功能。