Question

学习80386

  mul source

如果操作数是字节大小，则乘以AL中的字节   注册并存储结果   AX的16位。

细

如果源是16位，则乘以AX中的字和   32位结果存储在DX：AX。
中

Q1：为什么DX：AX？为什么它不能存储在EAX / EDX中？

imul实在令人困惑

imul dest, source1
imul dest, source1, source2

我在理解表格时遇到了问题。

Q2：在表格的第二个条目中。再次，为什么DX：AX。为什么不是EAX或EDX？

现在考虑以下代码段：

imul eax ; edx:eax = eax * eax
mov ebx, eax ; save answer in ebx
mov eax, square_msg ; square_msg db "Square of input is ", 0
call print_string ; prints the string eax
mov eax, ebx 
call print_int ;  prints the int stored in eax
call print_nl ; prints new line

问题3：它预先说The notation EDX:EAX means to think of the EDX and EAX registers as one 64 bit register with the upper 32 bits in EDX and the lower bits in EAX.所以答案也存储在edx中，对吧？在上面的代码中，我们没有考虑任何EDX，我们只是指EAX 这怎么还能用呢？

问题4：我对表中所有条目的其余部分都有疑问。两个n位数（n = 8/16/32位）的最坏情况乘法结果是2n位。为什么它存储两个16/32位乘法的结果本身会产生相同大小的寄存器？

Answer 1

Q1 / Q2：x86指令集保持其16位历史记录。进行16位乘法时，答案存储在DX：AX中。这就是它的方式，因为它就是16位的原因。

问题3：如果您尝试计算大于2 ^ 16的数字的平方，则显示的代码存在错误，因为代码忽略了edx中存储的结果的高32位。

第四季：我想你可能误读了这张桌子。 8位乘法存储在16位结果中; 16位乘法存储在32位结果中; 32位乘法存储在64位结果中。你指的是哪一行？

Answer 2

imul指令有很多不同的变体.2位代码。

你偶然发现的变种是16位乘法。它将AX寄存器与您传递给imul的参数相乘，并将结果存储在DX：AX。

中

一个32位变体的工作方式与16位乘法类似，但将寄存器写入EDX：EAX。要使用此变体，您所要做的就是使用32位参数。

E.g：

  ; a 16 bit multiplication:
  mov ax, [factor1]
  mov bx, [factor2]
  imul bx              ; 32-bit result in DX:AX
  ; or  imul  word [factor2]

  ; a 32 bit multiplication:
  mov eax, [factor1]
  mov ebx, [factor2] 
  imul ebx             ; 64-bit result in EDX:EAX

在386或更高版本中，您还可以在两个操作数形式中编写imul。这使得它更灵活，更易于使用。在此变体中，您可以自由选择任意2个寄存器作为源和目标，并且CPU不会浪费时间在任何地方写入高半结果。并且不会破坏EDX。

  mov   ecx, [factor1]
  imul  ecx, [factor2]    ; result in ecx, no other registers affected
  imul  ecx, ecx          ; and square the result

或者对于签名的16位输入，以匹配您的imul。（将movzx用于无符号输入）

  movsx   ecx, word [factor1]
  movsx   eax, word [factor2]  ; sign-extend inputs to 32-bit
  imul    eax, ecx             ; 32-bit multiply, result in EAX
  imul    eax, eax             ; and square the result

imul的这个变体是introduced with 386，并且有16位和32位操作数大小。（64位模式下的64位操作数大小）。

在32位代码中，您始终可以假设386条指令（如imul reg, reg/mem）可用，但如果您不关心较旧的CPU，则可以在16位代码中使用它。

286引入了一个3操作数的直接形式。

imul  cx, bx, 123        ; requires 286

imul  ecx, ebx, 123      ; requires 386

Answer 3

Q1 / Q2：为什么选择DX：AX？为什么它不能存储在EAX / EDX中？

像其他人所说，这只是为了向后兼容性。原始的(i)mul指令来自16位x86，在32位x86指令集出现之前已经长，因此它们无法将结果存储到eax / edx中，因为< strong>没有电子注册。

Q3：在上面的代码中我们没有考虑任何EDX，我们只是指EAX如何仍然有效？

您输入的小值不会导致结果溢出，因此您没有看到差异。如果使用足够大的值（> = 16位），您将看到EDX！= 0并且打印结果将不正确。

Q4：为什么将两个16/32位乘法的结果存储在相同大小的寄存器本身？

结果不是与操作数的大小相同。 Multiplying two n-bit values always produces a 2n-bit value。但是在imul r16, r/m16[, imm8/16]及其32/64位对应物中，高n位结果被丢弃。当你只需要结果的低16/32/64位（即non-widening multiplication），或者你可以确保结果不会溢出时，就会使用它们。

双操作数形式 - 使用此形式，目标操作数（第一个操作数）乘以源操作数（第二个操作数）。目标操作数是通用寄存器，源操作数是立即数，通用寄存器或存储单元。 中间产品（输入操作数大小的两倍）被截断并存储在目标操作数位置。

[...对于三操作数形式相同]


https://www.felixcloutier.com/x86/IMUL.html

现代编译器现在几乎只使用多操作数imul进行有符号和无符号乘法，因为

The lower bits are always the same for both cases，在C中乘以两个变量会生成相同大小的结果（int x int→int，long x long →long ...）很适合imul的操作数。强制编译器发出单操作数mul或imul 的唯一方法是using a type twice the register size
看到乘法的结果比int64_t a; __int128_t p = (__int128_t)a * b;这样的寄存器大小更宽，这是非常罕见的，因此很少需要单操作数(i)mul
仅计算较低位比获取整个结果要快。
由于各种形式的imul指令，使用的灵活性更高
- 在2操作数形式中，您无需保存/恢复EDX和EAX
- 3操作数形式进一步允许您进行非破坏性乘法
Modern CPUs often optimize for the multi-operand versions of imul（因为现代编译器现在几乎只使用多操作数imul进行有符号和无符号乘法）所以they'll be faster than single-operand (i)mul

Answer 4

Q1 / Q2：我认为原因是历史性的。在32位是一个选项之前，没有eax或edx。添加了32位功能以进行反向兼容。

Q3：低阶位将在eax中。除非高位溢出，否则这些是你唯一关心的。

第四季：肯定是一张奇怪的桌子。我想你明白了。

Answer 5

A1： mul最初出现在8086/8088/80186/80286处理器上，它没有E **（扩展为E，即32位）寄存器。

A2：参见A1。

当我作为汇编语言程序员的工作转移到摩托罗拉680x0家族之前，那些32位的英特尔变得司空见惯，我会停在那里： - ）

理解mul＆amp; amp;汇编语言的imul指令

5 个答案: