In che modo le CPU implementano istruzioni come MUL/MULT?

Question

In diversi linguaggi di assemblaggio MUL (x86)/MULT (mips) si riferiscono alla moltiplicazione. È una scatola nera per il programmatore. Mi interessa come in realtà una CPU realizzi una moltiplicazione indipendentemente dall'architettura. Diciamo che ho due valori a 16 bit nei miei registri e io sono la CPU, quindi devo implementare MUL usando le altre istruzioni di bit che ho (e, o, xor, non, shl, shr, ecc.). Cosa dovrei fare?

Answer 1

http://en.wikipedia.org/wiki/Multiplication_ALU su Wikipedia elenca diversi metodi per eseguire la moltiplicazione in un circuito digitale.

Quando ho lavorato a un progetto per aggiungere istruzioni SIMD a un processore DEC Alpha al Verilog al college, abbiamo implementato uno Wallace tree multiplier, il motivo principale è che veniva eseguito in un numero fisso di cicli ed era facile da eseguire.

MODIFICA: Lei ha menzionato l'uso delle altre istruzioni di bit-fretting, sulla moltiplicazione dei processori moderni non sarebbe stato microcodato come questo; sarebbe un modo per rallentare e il processore sarebbe macellato in parametri di riferimento.

Answer 2

This page mostra le porte logiche per un multiplatore combinatorio 4 * 4. Puoi lavorare da lì.

Here is somebody's lab dove descrivono la costruzione di un moltiplicatore a 16 bit da 4 moltiplicatori a 4 bit, ciascuno costruito con porte AND e full adders. Design completo, layout dei chip e forme d'onda di simulazione.