为什么 8 位 MUL 合并到 AX 中，但 16 位和 32 位 MUL 将结果拆分为 [E]DX:[E]AX？

Question

• MUL CL CL 是 BYTE 大小，它等于AX = AL * CL

• MUL BX BX 是 WORD 大小，它等于DX:AX = AX * BX

• MUL EBX EBX 是 DWORD 大小，它等于EDX:EAX = EAX * EBX

我想知道为什么 8 位大小的MUL指令在AX而不是DL:AL中给出结果？

是不是因为对于 16 位 MUL，结果可以是EAX ，对于 32 位 MUL 结果可以是RAX ，但是对于 64 位mul rcx不会有任何单个寄存器足够宽来保存结果？

Answer 1

8086 有 16 位寄存器（AX、BX、...）。 因此，一个 8*8=16 的扩展乘法（即，具有 8 位输入和 16 位结果）可以将其结果放在单个寄存器中。 将它分成两个寄存器会很不方便，而且没有任何好处。

但是 16*16=32 加宽乘法无法将其结果放在单个寄存器中，因为没有 32 位寄存器。 由于必要，它必须被分成两个寄存器，并选择了 DX 和 AX。

同样，386 具有 32 位寄存器（EAX、EBX、...），因此它的 32*32=64 扩展乘法必须对其结果进行拆分。 选择 EDX:EAX 是因为与 8086 相似。

英特尔此时可以添加 16*16=32 MUL 的新版本，将其结果保留在单个 32 位寄存器中，例如 EAX，但他们选择不这样做，可能是为了兼容性或避免不必要的额外复杂性，或者从简单的惯性。 因此，即使在 32 位模式下，386 的 16*16=32 MUL仍会将其结果拆分为 DX:AX。

（但是，他们确实添加了带符号乘法IMUL指令的非扩展 32*32=32 形式，将其结果留在单个 32 位寄存器中。可以将其用于带符号的 16*16=32 符号乘法-扩展输入，为此还添加了方便的MOVSX 。如果知道乘积将小于2^31 ，则可以通过对输入进行零扩展，将其用于 16*16=32 无符号乘法。）

同样，x86-64 有 64 位寄存器。 对于现有的乘法指令，它们保持相同的行为（因此 32*32=64 仍然在 EDX:EAX 中拆分其结果，而不是使用单个 64 位寄存器），并且他们添加了 64*64=128 扩展乘法再次，必须拆分其结果，并将其留在 RDX:RAX 中。 还有一个非扩展的 64*64=64 有符号IMUL将其结果留在单个 64 位寄存器中。