• MIPS64乘法器模拟实验

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    忽略溢出的乘法器

    溢出提示的乘法器

    忽略溢出的乘法器

    首先，我们得了解乘法器如何由加法器设计得到，此处，我们以32位乘法为例。

    总共分为4步：

    1.     测试乘数最低位是否为1，是则给乘积加上被乘数，将结果写入乘积寄存器；

    2.     被乘数寄存器左移1位；

    3.     乘数寄存器右移一位；

    4.     判断是否循环了32次，如果是，则结束，否则返回步骤1。

    流程图如图1所示

    图1

    首先初始化一些数据，包括要输出的两个字符串提示信息和两个内容映射地址，如图2所示。

    图2

    然后写代码输出这两个字符串，其中输出pleas enter two numbers的代码如图3所示。

    图3

    然后需要获取被乘数和乘数，将CONTROL的值改为8，获取整数输入，如图4所示。

    图4

    然后开始乘法计算过程，如图5所示，测试乘数最低位是否为1，是则给乘积加上被乘数，将结果写入乘积寄存器，否则跳到下一步，下一步是被乘数寄存器左移1位，乘数寄存器右移一位，最后判断是否循环了32次，如果是，则结束，否则返回第一步。

    图5

    最后把CONTROL改为2，输出乘积结果，如图6所示。

    图6

    运行显示运行结果的例子如下，由于我们这里展示的是忽略了溢出的乘法，所以结果有两种：1、小于32位；2、大于32位。

    第一种情况截图如图7所示：

    图7

    第二种情况截图如图8所示：

    图8

    根据上面的程序代码和截图，我们可以很清楚的看出，当结果小于32位时，结果正常；当结果大于32位时，结果只截取了低32位的结果，而高32位的结果直接忽略掉了。

    1. 	.data
    2. CONTROL: .word32 0x10000
    3. DATA:	.word32 0x10008
    4. cue1:	.asciiz "please enter two numbers:\n"
    5. cue2:   .asciiz "results:\n"
    6. 	
    7. 	.text
    8. 	daddi r1,r0,cue1 	# please enter two numbers
    9. 	lw r2,DATA(r0)
    10. 	sd r1,0(r2)
    11. 	daddi r1,r0,4
    12. 	lw r2,CONTROL(r0)
    13. 	sd r1,0(r2)
    14.  
    15. 	daddi r1,r0,8	 	# r3=a
    16. 	lw r2,CONTROL(r0)
    17. 	sd r1,0(r2)
    18. 	lw r2,DATA(r0)
    19. 	lw r3,0(r2)
    20.  
    21.  
    22. 	daddi r1,r0,8 		# r4=b
    23. 	lw r2,CONTROL(r0)
    24. 	sd r1,0(r2)
    25. 	lw r2,DATA(r0)
    26. 	lw r4,0(r2)
    27.  
    28. 	dadd r5,r0,r0		# r5=0 for r5=a*b
    29. 	daddi r1,r0,32
    30. loop:	andi r2,r4,1		# r4[-1]
    31. 	beq r2,r0,zero		# r4[-1]==1?
    32. 	dadd r5,r5,r3
    33. zero:	dsll r3,r3,1
    34. 	dsra r4,r4,1
    35. 	daddi r1,r1,-1
    36. 	bne r1,r0,loop
    37.  
    38. 	daddi r1,r0,cue2	# results
    39. 	lw r2,DATA(r0)
    40. 	sd r1,0(r2)
    41. 	daddi r1,r0,4
    42. 	lw r2,CONTROL(r0)
    43. 	sd r1,0(r2)
    44.  
    45. 	lw r2,DATA(r0)		# output a*b
    46. 	sd r5,0(r2)
    47. 	daddi r1,r0,2
    48. 	lw r2,CONTROL(r0)
    49. 	sd r1,0(r2)
    50.  
    51. 	halt

    溢出提示的乘法器

    上述的程序，用加法实现了32位乘法，但是，其中，对溢出情况没有进行考虑是其中的弊端。这里，我们来完善上述的乘法器，使得该乘法器会在结果溢出时候提示。

    其实，这个小优化是十分简单的，只需要对64位的寄存器中的高32位进行检测即可。当高32位为0时，说明结果没有溢出，否则，结果溢出。

    首先在数据里加上一条提示字符串，如图9所示。

    图9

    将乘积寄存器进行算术右移32位取其高32，如图10所示，因不能一次移32位，所以分两次移位，然后判断是否为0，如果高32位为0说明没有溢出，如果不为0则说明已经溢出了，则输出提示字符串。

    图10

    上述代码运行结果也有两个，一个是没有溢出的情况下的结果，一个是溢出了的情况下的结果。

    首先，我们看没有溢出的情况结果，如图11所示：

    图11

    结果正确，其次，我们看溢出的情况结果如何，如图12所示：

    图12

    可以看到，当结果溢出时，程序会给出提示“warning：result overflow”。

    1. 	.data
    2. CONTROL: .word32 0x10000
    3. DATA:	.word32 0x10008
    4. cue1:	.asciiz "please enter two numbers:\n"
    5. cue2:   .asciiz "results:\n"
    6. cue3:   .asciiz "warning: result overflow\n"
    7. 	
    8. 	.text
    9. 	daddi r1,r0,cue1 	# please enter two numbers
    10. 	lw r2,DATA(r0)
    11. 	sd r1,0(r2)
    12. 	daddi r1,r0,4
    13. 	lw r2,CONTROL(r0)
    14. 	sd r1,0(r2)
    15.  
    16. 	daddi r1,r0,8	 	# r3=a
    17. 	lw r2,CONTROL(r0)
    18. 	sd r1,0(r2)
    19. 	lw r2,DATA(r0)
    20. 	lw r3,0(r2)
    21.  
    22.  
    23. 	daddi r1,r0,8 		# r4=b
    24. 	lw r2,CONTROL(r0)
    25. 	sd r1,0(r2)
    26. 	lw r2,DATA(r0)
    27. 	lw r4,0(r2)
    28.  
    29. 	dadd r5,r0,r0		# r5=0 for r5=a*b
    30. 	daddi r1,r0,32
    31. loop:	andi r2,r4,1		# r4[-1]
    32. 	beq r2,r0,zero		# r4[-1]==1?
    33. 	dadd r5,r5,r3
    34. zero:	dsll r3,r3,1
    35. 	dsra r4,r4,1
    36. 	daddi r1,r1,-1
    37. 	bne r1,r0,loop
    38.  
    39. 	daddi r1,r0,cue2	# results
    40. 	lw r2,DATA(r0)
    41. 	sd r1,0(r2)
    42. 	daddi r1,r0,4
    43. 	lw r2,CONTROL(r0)
    44. 	sd r1,0(r2)
    45.  
    46. 	lw r2,DATA(r0)		# output a*b
    47. 	sd r5,0(r2)
    48. 	daddi r1,r0,2
    49. 	lw r2,CONTROL(r0)
    50. 	sd r1,0(r2)
    51.  
    52. 	dsra r1,r5,16		# r1=r5[0:31]
    53. 	dsra r1,r1,16		
    54. 	beq r1,r0,end
    55. 	
    56. 	daddi r1,r0,cue3	# output overflow
    57. 	lw r2,DATA(r0)
    58. 	sd r1,0(r2)
    59. 	daddi r1,r0,4
    60. 	lw r2,CONTROL(r0)
    61. 	sd r1,0(r2)
    62.  
    63. end:	halt
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  • 原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_62264287/article/details/133923866