RISC-V之乘除法指令

1万 · 2023-11-9 09:44

指令格式
RV32M 具有有符号和无符号整数的除法指令：divide(div)和 divide unsigned(divu)，它们将商放入目标寄存器。在少数情况下，程序员需要余数而不是商，因此 RV32M 提供 remainder(rem)和 remainder unsigned(remu)，它们在目标寄存器写入余数，而不是商。

为了正确地得到一个有符号或无符号的 64 位积，RISC-V 中带有四个乘法指令。要得到整数 32 位乘积（64 位中的低 32 位）就用 mul 指令。要得到高 32 位，如果操作数都是有符号数，就用 mulh 指令；如果操作数都是无符号数，就用 mulhu 指令；如果一个有符号一个无符号，可以用 mulhsu 指令。在一条指令中完成把 64 位积写入两个 32 位寄存器的操作会使硬件设计变得复杂，所以 RV32M 需要两条乘法指令才能得到一个完整的 64 位积。

用乘法代替常数除法
对许多微处理器来说，整数除法是相对较慢的操作。如前述，除数为 2 的幂次的无符号除法可以用右移来代替。事实证明，通过乘以近似倒数再修正积的高 32 位的方法，可以优化除数为其它数的除法。例如，图 4.3 显示了 3 为除数的无符号除法的代码。