5. 乘法的运算过程

1. 例子:2个十进制数相乘

1.1 选择普通的十进制数相乘2345*9876

如下图所示,是两个十进制数相乘的例子,2345*9876,

<1> 首先计算2345*6,根据九九乘法表,可以计算2345每一个十进制位与6相乘的结果,再加进位,可得第一个中间结果14070。

<2> 根据上面计算中间结果的过程可以看出,为了计算这个中间结果,我们执行了4次查表和4次进位计算,非常繁琐。

<3> 继续依次计算被乘数2345与乘数的其他位相乘的中间结果,并将中间结果进行相应的移位。

<4> 将移位后的各个中间结果相加,最终得到乘积。

2个十进制数相乘

1.2 选择特殊的十进制数相乘1000*1001

我们现在选择两个特殊的十进制数1000和1001进行乘法运算,如下图所示,

1000*1001

上面的计算过程和1.1中的计算过程一样,但这个特殊选择的计算给予我们启发。

<1> 只有1和0时的乘法,不需要查九九乘法表

<2> 计算中间结果时,不会产生进位,那么综合<1>,就是说中间结果要么是被乘数,要么是全0,也就是一个2选一的操作

<3> 如果当前参与运算的乘数位是1,就直接把被乘数放置在与其对齐的位置

<4> 如果当前参与运算的乘数位是0,就把全零放置在与其对齐的位置上

2. 二进制乘法的硬件实现

现在我们看二进制乘法1000*1001,对于硬件来说,我们现在只需要被乘数寄存器、乘数寄存器和乘积寄存器,

<1> 由于不能存储中间结果,因此我们将乘积寄存器初始化为0

<2> 首先计算被乘数1000与乘数最低位1的乘积,就等于被乘数,将这个中间结果加到乘积寄存器上

<3> 被乘数左移1位,现在和乘数的倒数第2位对齐,相乘得到0000,将这个结果加到乘积寄存器中,注意0000已经相对乘积寄存器左移了1位。因为是0000,也可以不做任何操作

<4> 被乘数继续左移1位,现在和乘数的倒数第3位对齐,相乘得到0000

<5> 被乘数继续左移,和乘数最高位对齐,相乘得到1000,与乘积寄存器相加得到1001000

这就是一个适合硬件实现的运算过程,

2个二进制数相乘
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