为什么 MIPS 中有两种方法可以乘以任意有符号数？

Question

如果您需要在 MIPS 中将两个任意有符号数相乘，是否有理由选择：

mul $t0 $s0 $s1

或这个：

mult $s0 $s1
mflo $t0

？

我在网上发现每个答案的含义不一致。乍一看，我认为前者是后者的伪指令。（甚至有一个网页声称这一点。）但是查看机器代码，它似乎是mult有效的 R 类型指令（操作码 0），而mul具有非零操作码（0x1c），因此不应该是 R 类型，即使它包含 3 个寄存器？！

RISC 哲学要求经常使用伪指令，因为我们只有有限的真实指令。但我只是没有想到为什么需要两种不同的乘法。两者都会影响lo和hi（使用 MARS），因此您可以检查其中任一是否溢出。那么为什么要裁员呢？mul为什么不直接告诉大家一直使用呢？

Answer 1

mul不是伪指令。它不会修改hi或lo寄存器mult。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，然后使用得到结果的低 32 位mflo，并使用得到结果的高 32 位mfhi。这允许更高的准确性，但代价是需要额外的指令[或两条]才能获得结果。

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它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，如果我们使用组装它mars，我们会得到：

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

请注意，我们mflo在第 3 行有一条真正的指令。如果 mul是伪操作，mars则 [必须]在和行mflo $v0之间注入mulmult

更新：

那很有意思。你说得对，它不是伪指令。（如果是的话，你会在组装时看到这一点。）但是当我使用 MARS 时，mul 和 mult 都会修改 hi 和 lo。也许这是一个 MARS 错误？

可能吧。spim 还可以修改 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）以及它们拥有的门数量[极其]有限，这似乎是合乎逻辑的。

但是，真正的 mips 核心至今仍然存在。该公司是“MIPS Technologies, Inc”，截至 2017 年仍然存在。

在该文档中，该mul指令并未将更改hi 或 lo 列为副作用。

在我见过的一些文档中[我不记得是哪个]，它指出[对于旧/真实硬件]您必须在和multan之间有一个介入指令mflo（例如 a nop）。模拟器不需要这个。

作为良好的实践，我可能不会依赖低/高在太长时间后有效mult，并且根本不mul依赖它们，因此，对于课堂作业，这有点有争议。

看看会发生什么会很有趣qemu。spim它比或[我更喜欢]更难使用，mars但可能更接近实际硬件的功能。