【汇编语言】乘法(MUL/IMUL)

【汇编语言】乘法(MUL/IMUL)这篇博客详细讲解了汇编语言中乘法指令 MUL 和 IMUL 的区别及使用

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乘法(MUL/IMUL)

麻!属实是被这个有符号乘法给整麻了,教材就一行例子直接不解释了,关于标志位溢出的一概不谈,屁用没有。然后去网上查了查好像说明白了但又没完全明白,以至于我刚刚才明白

先说这有符号乘法!

IMUL(signed multiply)有符号数乘法

格式:MUL SRC

操作:

  • 当操作数为字节时, ( A X ) ← ( A L ) × ( S R C ) (AX)\gets (AL)\times (SRC) (AX)(AL)×(SRC)
  • 当操作数为字时, ( D X , A X ) ← ( A X ) × ( S R C ) (DX, AX)\gets (AX)\times(SRC) (DX,AX)(AX)×(SRC)

标志位响应:

  • 当乘积的高半部分是低半部分的符号扩展时,表示未溢出, O F = C F = 0 OF=CF=0 OF=CF=0
  • 当乘积的高半部分不是低半部分的符号扩展时,表示溢出, O F = C F = 1 OF=CF=1 OF=CF=1

符号扩展

微机系统中,有时需要将一个数据从位数较少扩展到位数较多,例如,在执行除法指令时,由于对字节除数相除要求被除数为16位,对字除数要求被除数为32位,即被除数必须为除数的倍长数据,因此就涉及数据的位数扩展问题,具体的扩展有符号扩展与零扩展两种方法

  1. 当要扩展的数据是无符号数时可采用零扩展。即在最高位前扩展0,补充够位数即可
  2. 当要扩展的数据是有符号数时需采用符号扩展。由于采用补码形式表示的整数具有固定的长度,因此在汇编指令系统中,经常有一些指令需要将其中的操作数进行符号位扩展。譬如两个8位或16位数据进行相加或者相减运算时,当有不足位数要求的数据时,需要将少位数据扩展成与位数要求相一致的数据;两个数据相除时,被除数应必须是除数的倍数等。 符号扩展的方法是将需要扩展的数据的符号位填入到扩展的每一位,以保持其作为有符号数的值的大小不变。这里要注意,要扩展的数须是用补码形式表示的有符号数,符号扩展后。其结果仍是该数的补码。 因此,对于补码表示的数,其正数的符号扩展是将其符号位0向左扩展(补0);其负数的符号扩展是将其符号位1向左扩展(补1)

有符号数相乘的步骤

  1. 符号位扩展,将两个乘数都扩展至原来的两倍大(例如,字节数据 1000   1101 1000\ 1101 1000 1101扩展为字数据 1111   1111   1000   1101 1111\ 1111\ 1000\ 1101 1111 1111 1000 1101
  2. 扩展后的数据相乘
  3. 取有效位(即为原乘数位数的两倍)

举例:

F 1 H × F 1 H F1H\times F1H F1H×F1H ( − 15 ) × ( − 15 ) = ( + 225 ) (-15)\times (-15)=(+225) (15)×(15)=(+225)

  1. 符号位扩展
    1111   0001 → 1111   1111   1111   0001 1111\ 0001\to {\color{Blue} 1111\ 1111} \ 1111\ 0001 1111 00011111 1111 1111 0001
  2. 扩展后的数据相乘
    1111   1111   1111   0001 × 1111   1111   1111   0001 1111   1111   1110   0010   0000   0000   1110   0001 \begin{array}{r} {\color{Blue} 1111\ 1111} \ 1111\ 0001\\ \times {\color{Blue} 1111\ 1111} \ 1111\ 0001\\ \hline {\color{Gray} 1111\ 1111\ 1110\ 0010} \ 0000\ 0000\ 1110\ 0001 \end{array} 1111 1111 1111 0001×1111 1111 1111 00011111 1111 1110 0010 0000 0000 1110 0001
  3. 取有效位
    保留低16位有效位 0000   0000   1110   0001 0000\ 0000\ 1110\ 0001 0000 0000 1110 0001
    A H = 00 H AH=00H AH=00H A L = E 1 H AL=E1H AL=E1H

  4. 判断标志位响应
    由于 A H AH AH并不是 A L AL AL的符号扩展
    0000   0000   1 110   0001 {\color{Green} 0000\ 0000} \ {\color{Red} 1} 110\ 0001 0000 0000 1110 0001
    A H AH AH全为0,而 A L AL AL最高位(符号位)为1,因此溢出 O F = C F = 1 OF=CF=1 OF=CF=1



    有符号数乘积的高半部分只起到表示符号的作用,溢出时,其是无效的信息可不关注,因此对于8位有符号数相乘不溢出的结果范围即为 − 128 -128 128 ~ + 127 +127 +127,这里低8位最高位为1表示结果为负数,而两乘数均为负数,结果应为正数,故产生了溢出

  5. debug测试
    在这里插入图片描述

24 H × F D H 24H\times FDH 24H×FDH ( + 36 ) × ( − 3 ) = ( − 108 ) (+36)\times (-3)=(-108) (+36)×(3)=(108)

0000   0000   0010   0100 × 1111   1111   1111   1101 0000   0000   0010   0011   1111   1111   1 001   0100 \begin{array}{r} {\color{Blue} 0000\ 0000} \ 0010\ 0100\\ \times {\color{Blue} 1111\ 1111} \ 1111\ 1101\\ \hline {\color{Gray} 0000\ 0000\ 0010\ 0011} \ {\color{Green} 1111\ 1111\ 1} 001\ 0100 \end{array} 0000 0000 0010 0100×1111 1111 1111 11010000 0000 0010 0011 1111 1111 1001 0100

这里高半部分是低半部分的符号扩展,因此未溢出, O F = C F = 0 OF=CF=0 OF=CF=0,这里结果 1001   0100 1001\ 0100 1001 0100即为 − 108 -108 108的补码形式

在这里插入图片描述

MUL(unsigned multiply)无符号数乘法

格式与操作与IMUL相同,用来作无符号数乘法

标志位响应:

  • 当乘积的高半部分不为0时,表示溢出, C F = O F = 1 CF=OF=1 CF=OF=1
  • 当乘积的高半部分为0时,表示未溢出, C F = O F = 0 CF=OF=0 CF=OF=0

很简单就直接乘,乘就完事了!直接上例子(和有符号的第一个例子数据相同,看其对比)

举例:

F 1 H × F 1 H F1H\times F1H F1H×F1H 241 × 241 = 58081 241\times 241=58081 241×241=58081

1111   0001 × 1111   0001 1110   0010   1110   0001 \begin{array}{r} 1111\ 0001\\ \times 1111\ 0001\\ \hline 1110\ 0010\ 1110\ 0001 \end{array} 1111 0001×1111 00011110 0010 1110 0001

显然这里高半部分不为0,故溢出 C F = O F = 1 CF=OF=1 CF=OF=1

在这里插入图片描述

这里的溢出和有符号的溢出都是针对于低半部分范围而言的,即对于无符号数的乘积不溢出的范围则是 0 0 0 ~ 255 255 255,但是由于高半部分的数据由 A X AX AX的高半部分 A H AH AH存储,故虽说是“溢出”但是其总的结果是正确的、有效的;而对于有符号乘积,其 A H AH AH存的只是符号扩展信息,当发生溢出时,则代表该结果是错误的

另外,无符号数相乘结果总是正确的,因为最大的乘积也不会超越其乘数位数的两倍可表示的范围

1111   1111 × 1111   1111 1111   1110   0000   0001 \begin{array}{r} 1111\ 1111\\ \times 1111\ 1111\\ \hline 1111\ 1110\ 0000\ 0001 \end{array} 1111 1111×1111 11111111 1110 0000 0001

F F H × F F H = F E 01 H FFH\times FFH=FE01H FFH×FFH=FE01H

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