16、ARM 汇编中的乘法、累加与浮点运算

ARM 汇编中的乘法、累加与浮点运算

1. 乘法累加指令及其重要性

在现代应用中，如对象识别和语音翻译，其执行速度很大程度上取决于矩阵乘法的速度，而矩阵乘法又依赖于乘累加（Multiply with Accumulate）操作的速度。这也是 ARM 处理器在硅片上为乘累加操作分配大量资源的原因。

乘累加指令如下：
- MADD Xd, Xn, Xm, Xa
- MSUB Xd, Xn, Xm, Xa
- SMADDL Xd, Wn, Wm, Xa
- UMADDL Xd, Wn, Wm, Xa
- SMSUBL Xd, Wn, Wm, Xa
- UMSUBL Xd, Wn, Wm, Xa

这些指令与之前讨论的乘法指令密切相关，实际上，大多数乘法指令是使用零寄存器作为 Xa 的这些乘累加指令的别名。计算方式为：
- Xd = Xa + Xn * Xm
- Xd = Xa – Xn * Xm

需要注意的是，Xd 可以与 Xa 相同，用于计算累加和。当 Xa 为零寄存器时，就得到了上一节中的所有负乘法操作。对于将两个 32 位寄存器相乘得到 64 位结果的版本，和需要是 64 位的 X 寄存器。

2. 矩阵乘法示例

以两个 3x3 矩阵相乘为例，其伪代码如下：

FOR row = 1 to 3
      FOR col = 1 to 3
            acum = 0
            FOR i = 1 to 3