assembly - 为什么 8 位 MUL 组合成 AX，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 MUL 指令在 AX 中给出结果而不是在 DL:AL ?
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 , 但对于 64 位 mul rcx不会有足够宽的单个寄存器来保存结果吗？

Answer 1

8086 有 16 位寄存器(AX、BX、...)。因此，8*8=16 加宽乘法(即，具有 8 位输入和 16 位结果)可以将其结果放入单个寄存器中。将它拆分到两个寄存器会很不方便并且没有任何好处。
但是 16*16=32 加宽乘法无法将其结果放入单个寄存器中，因为没有 32 位寄存器。必须将它拆分到两个寄存器中，因此选择了 DX 和 AX。
同样，386 有 32 位寄存器(EAX、EBX、...)，因此它的 32*32=64 加宽乘法必须将其结果拆分。选择 EDX:EAX 是因为与 8086 相似。
英特尔此时可以添加一个新版本的 16*16=32 MUL，将结果保留在单个 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 仍然会将其结果拆分为 DX:AX。
(然而，他们确实添加了有符号乘法 IMUL 指令的非加宽 32*32=32 形式，将其结果留在单个 32 位寄存器中。可以将其用于有符号 16*16=32 乘法-扩展输入，为此还添加了方便的 MOVSX。它可以用于 16*16=32 无符号乘法，通过零扩展输入，如果知道乘积将小于 2^31 。)
同样，x86-64 也有 64 位寄存器。对于现有的乘法指令，他们保持相同的行为(因此 32*32=64 仍然将其结果拆分到 EDX:EAX 而不是使用单个 64 位寄存器)，并且他们添加了一个 64*64=128 加宽乘法，同样，必须拆分其结果，并将其留在 RDX:RAX 中。还有一个非加宽的 64*64=64 有符号的 IMUL，它将结果留在一个 64 位寄存器中。