積和演算

一般的には、Multiply and ACcumulationからMACという。

Intelは、Fused Multiply addからFMAと呼んでいる。

DSPでも様々な実装があり、それぞれに特徴がある。一般的には、ニーモニックで次のように書くことが多いようではある。

MAC A,B,SUM

AとBが二つの値で、SUMが累算する積和演算レジスターである。

積和演算レジスターが一つしかないようなDSPの場合は、これは省略されることになるだろう。

SuperHなど汎用のプロセッサーでも、積和演算器が組み込まれた製品がある。こういったプロセッサーでは汎用レジスターよりも大きな値を扱う必要があるため、積和演算レジスターとして、専用にレジスターを持っていることが多い。

SuperHの場合は2つの汎用レジスターで16または32ビットの値二つのポインターを示して使う。積和演算レジスターは一つしかないので指定する必要が無い。例えば次のようになる。

MAC.L @R0+,@R1+

演算終了後、レジスターは自動で増分される。このため、メモリー上に連続してデータを用意しておけば、連続して命令を実行することができる。

SuperHの場合は汎用レジスターが32ビット、積和演算レジスターは64ビットなので、積和演算レジスターの上位・下位32ビットごとに分けて、汎用レジスターやメモリーに複写する命令が存在する。

ARMも汎用のプロセッサーだが、組み込みを想定していることから、積和演算回路を搭載している。しかもARMの場合、4項演算が可能など、非常に贅沢な作りとなっている。

MLA{<cond>}{S} Rd, Rm, Rs, Rn ; Rd = (Rm * Rs) + Rn

UMLAL{<cond>}{S} RdLo, RdHi, Rm, Rs ; RdHi:RdLo += (Rm * Rs)

SMLAL{<cond>}{S} RdLo, RdHi, Rm, Rs ; RdHi:RdLo += (Rm * Rs)

MLAは、32ビットで演算し、結果を32ビットで返す命令である。

UMLALとSMLALは、32ビット× 32ビットを実行し64ビットの整数に加算した結果を返す命令で、うちUは無符号、Sは符号付きを意味する。Sは、Rm, Rs, Rdの3値全てが符号ありとして扱われる。

ちなみにARMv6T2以降には、MLSという積差演算の命令が搭載された。