
【计】 quotient-multiplier register
乘数商数寄存器(Multiplier-Quotient Register,简称MQ Register)是计算机体系结构中用于加速乘除法运算的关键硬件组件。其核心功能包括存储乘数(multiplier)、商数(quotient)以及运算过程中的中间结果,尤其在早期计算机系统中承担着算术逻辑单元(ALU)与主存储器之间的数据缓冲作用。
核心特性与技术实现
双模式运算支持
MQ寄存器通过并行处理乘数和商数的二进制位,支持乘法运算中的部分积累加(如Booth算法实现)和除法运算中的余数调整。典型设计中,其位宽通常为累加器的两倍,例如IBM 704计算机采用36位累加器配合36位MQ寄存器完成72位双精度运算。
移位协同机制
在乘法运算中,MQ寄存器与累加器形成联动结构,通过逐位右移实现二进制数位权展开。例如执行定点数乘法时,MQ寄存器存储乘数并逐步释放最低有效位(LSB),同时累加器存储高位乘积结果(IEEE Std 754-1985)。
历史演进路径
从冯·诺伊曼架构的初代计算机EDVAC到现代处理器,MQ寄存器的物理形态经历了分立电子管、晶体管阵列到集成化数据路径的演变。当前其功能多被融合进通用寄存器堆,但在数字信号处理器(DSP)中仍保留专用乘法-累加器(MAC)单元(Computer History Museum技术文档)。
典型应用场景
该组件的设计原理在《计算机体系结构:量化研究方法》等权威著作中有详细电路级分析(Hennessy & Patterson, 2017),其历史实现案例可参考剑桥大学数学实验室保存的EDSAC模拟器技术参数。
乘商寄存器(Multiplier-Quotient Register,简称MQ寄存器)是计算机算术逻辑单元(ALU)中的专用寄存器,主要用于存储乘法或除法运算过程中的中间结果及最终结果。以下是详细解释:
乘法运算
存储乘法运算的中间乘积值,例如当执行二进制乘法时,MQ寄存器会配合移位器和加法器完成逐位计算,最终保存完整的乘积结果。
除法运算
在除法操作中,MQ寄存器用于存储商的中间值或最终商数,同时可能与其他寄存器(如余数寄存器)配合完成运算。
乘法流程
乘数和被乘数分别存入对应寄存器,通过移位-累加的循环操作逐位计算,最终乘积的高位和低位可能分别存储在累加器和MQ寄存器中。
除法流程
通过重复的减法与移位操作生成商,MQ寄存器逐步存储商的每一位,直至运算完成。
MQ寄存器的名称源自其双功能特性(Multiplier-Quotient),即同时支持乘法和除法运算。在部分架构中,MQ可能与其他寄存器(如累加器ACC)合并使用,具体实现因处理器设计而异。
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