RISC-V 32bit M拡張（整数乗除算拡張命令）
概要
R形式
| 31 - 25 | 24 - 20 | 19 - 15 | 14 - 12 | 11 - 7 | 6 - 0 |
|---|---|---|---|---|---|
| funct7 | rs2 | rs1 | funct3 | rd | オペコード |
オペコードで命令形式を判別
funct3でM拡張命令を判別（funct7は全て同じ）
フォーマット
命令 rd, rs1, rs2
注意点
verilogでは明示しない限り，値はunsignedとして扱われる．
算術右シフトは「符号ありの値」と「>>>」を用いて実現する．
div, rem では0除算を考慮
各命令
mul
| 31 - 27 | 26 - 25 | 24 - 20 | 19 - 15 | 14 - 12 | 11 - 7 | 6 - 2 | 1 - 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0000 | 01 | rs2 | rs1 | 000 | rd | 01100 | 11 |
rs1とrs2の値を読み出し，その積の下位32bitをrd番のレジスタに書き込む
例
x[rd] = $signed(x[rs1]) * $signed(x[rs2]);
mulh
| 31 - 27 | 26 - 25 | 24 - 20 | 19 - 15 | 14 - 12 | 11 - 7 | 6 - 2 | 1 - 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0000 | 01 | rs2 | rs1 | 001 | rd | 01100 | 11 |
rs1とrs2を符号あり整数として解釈し，結果を符号あり整数として計算．
計算結果の上位32bitだけをレジスタに格納．
算術右シフトを使用する．
例
x[rd] = $signed($signed(x[rs1]) * $signed(x[rs2])) >>> 32;
mulhsu
| 31 - 27 | 26 - 25 | 24 - 20 | 19 - 15 | 14 - 12 | 11 - 7 | 6 - 2 | 1 - 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0000 | 01 | rs2 | rs1 | 010 | rd | 01100 | 11 |
rs1を符号あり整数，rs2を符号なし整数として解釈し，結果を符号あり整数として計算．
計算結果の上位32bitだけをレジスタに格納．
算術右シフトを使用する．
例
x[rd] = $signed(($signed(x[rs1]) * $signed({1'b0, x[rs2]})) >>> 32;
mulhu
| 31 - 27 | 26 - 25 | 24 - 20 | 19 - 15 | 14 - 12 | 11 - 7 | 6 - 2 | 1 - 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0000 | 01 | rs2 | rs1 | 011 | rd | 01100 | 11 |
rs1とrs2を符号なし整数として解釈し，結果を符号なし整数として計算．
計算結果の上位32bitだけをレジスタに格納．
例
x[rd] = (x[rs1] * x[rs2]) >> 32;
div
| 31 - 27 | 26 - 25 | 24 - 20 | 19 - 15 | 14 - 12 | 11 - 7 | 6 - 2 | 1 - 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0000 | 01 | rs2 | rs1 | 100 | rd | 01100 | 11 |
rs1とrs2は符号あり整数として解釈し，結果を符号あり整数として計算．
求めるべき商は，数学的な商ではなく，答えを実数で求めた後小数点以下を切り捨てたもの．（0への丸め）
ゼロ除算（rs2が0）：-1．
オーバーフロー（rs1が−2^{31}かつrs2が-1の時，数学的な結果は2^{31}だが表現できない）：-2^{31}
例
x[rd] = (x[rs2] == 32'b0) ? 32'hffff_ffff :
((x[rs1] == 32'h8000_0000) && (x[rs2] == 32'hffff_ffff)) ? 32'h8000_0000 :
$signed($signed(x[rs1]) / $signed(x[rs2]));
divu
| 31 - 27 | 26 - 25 | 24 - 20 | 19 - 15 | 14 - 12 | 11 - 7 | 6 - 2 | 1 - 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0000 | 01 | rs2 | rs1 | 101 | rd | 01100 | 11 |
rs1とrs2は符号なし整数として解釈し，結果を符号なし整数として計算．
求めるべき商は，数学的な商ではなく，答えを実数で求めた後小数点以下を切り捨てたもの．（0への丸め）
ゼロ除算（rs2が0）：2^{32}-1．
例
x[rd] = (x[rs2] == 32'b0) ? 32'hffff_ffff :
(x[rs1] / x[rs2]);
rem
| 31 - 27 | 26 - 25 | 24 - 20 | 19 - 15 | 14 - 12 | 11 - 7 | 6 - 2 | 1 - 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0000 | 01 | rs2 | rs1 | 110 | rd | 01100 | 11 |
rs1とrs2は符号あり整数として解釈し，結果を符号あり整数として計算．
求めるべき商は，数学的な剰余ではなく，符号が被除数と同じ剰余．（rs1とrs2の絶対値をとってから剰余を計算した後，rs1と同じ符号にすればよい）
ゼロ除算（rs2が0）：rs1
オーバーフロー（rs1が2^{31}かつrs2が-1の時）：０
例
x[rd] = (x[rs2] == 32'b0) ? x[rs1] :
((x[rs1] == 32'h8000_0000) && (x[rs2] == 32'hffff_ffff)) ? 32'h0 :
$signed($signed(x[rs1]) % $signed(x[rs2]));
remu
| 31 - 27 | 26 - 25 | 24 - 20 | 19 - 15 | 14 - 12 | 11 - 7 | 6 - 2 | 1 - 0 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0000 | 01 | rs2 | rs1 | 111 | rd | 01100 | 11 |
rs1とrs2は符号なし整数として解釈し，結果を符号なし整数として計算．
ゼロ除算（rs2が0）：rs1
例
x[rd] = (x[rs2] == 32'b0) ? x[rs1] :
(x[rs1] % x[rs2]);
