乘法指令之：MUL乘法指令

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[23:21]

助记符

意义

操作

000

MUL

乘（保留32位结果）

Rd：=（Rm×Rs）[31∶0]

001

MLA

乘-累加（32位结果）

Rd：=（Rm×Rs＋Rn）[31∶0]

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，“[31：0]”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。

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

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））。

②S

S位（bit[20]）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。

指令操作的伪代码如下面程序段所示。

IfConditionPassed{cond}then

Rd={Rm*Rs}[31:0]

IfS==1then

Nflag=Rd[31]

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。

（1）R1=R2×R3

MULR1,R2,R3

（2）R0=R3×R7，同时设置CPSR中N位和Z位。

MULSR0,R3,R7