Difference between revisions of "Programming:Integer Multiplication"

Revision as of 13:57, 29 August 2006

Classic 8bit * 8bit Unsigned

Input: H = Multiplier, E = Multiplicand, L = 0, D = 0

Output: HL = Product

sla h  ; optimised 1st iteration
jr nc,$+3
ld l,e

add hl,hl  ; unroll 7 times
jr nc,$+3  ; ...
add hl,de  ; ...

Classic 16bit * 8bit Unsigned

Input: A = Multiplier, DE = Multiplicand, HL = 0, C = 0

Output: A:HL = Product

add a,a  ; optimised 1st iteration
jr nc,$+4
ld h,d
ld l,e

add hl,hl  ; unroll 7 times
rla   ; ...
jr nc,$+4  ; ...
add hl,de  ; ...
adc a,c  ; ...

Fast 8bit * 8bit Unsigned (using log / antilog tables)

The original routine was written by Jeff Frohwein for the Nintendo Gameboy. You can find it on Devrs.com.

Because of the usage of log / antilog tables this routine is less accurate, but very fast. It takes advantage of the fact that if you take the log of two numbers, add the results and then take the antilog of the total you have done the equivalent of multiplying the two numbers:

 x^a * x^b = x^(a+b)

 a * b = x^(logx(a) + logx(b))

Input: B = Multiplier, C = Multiplicant

Output: DE = Product

FastMult:
  ld      l,c
  ld      h,&82
  ld      d,(hl)          ; d = 32 * log_2(c)
  
  ld      l,b
  ld      a,(hl)          ; a = 32 * log_2(b)
  
  add     a,d
  ld      l,a
  ld      a,0
  adc     a,0
  ld      h,a             ; hl = d + a
  
  add     hl,hl
  set     2,h             ; hl = hl + $0400
  set     7,h             ; hl = hl + &8000
  
  ld      e,(hl)
  inc     hl
  ld      d,(hl)          ; de = 2^((hl)/32)
  
  ret

; 32*Log_2(x) Table
;
;   FOR A=0 TO 255
;     C=4 
;     B=2
;     FOR Z=1 TO 10
;       IF (2^C) > A THEN C=C-B ELSE C=C+B
;       B=B/2
;     NEXT Z
;     PRINT INT(C*32);",";
;   NEXT A
ORG &8200

logtable:
  db 0 , 0 , 32 , 50 , 64 , 74 , 82 , 89 , 96 , 101 , 106 , 110 , 114 , 118 , 121
  db 125 , 128 , 130 , 133 , 135 , 138 , 140 , 142 , 144 , 146 , 148 , 150 , 152
  db 153 , 155 , 157 , 158 , 160 , 161 , 162 , 164 , 165 , 166 , 167 , 169 , 170
  db 171 , 172 , 173 , 174 , 175 , 176 , 177 , 178 , 179 , 180 , 181 , 182 , 183
  db 184 , 185 , 185 , 186 , 187 , 188 , 189 , 189 , 190 , 191 , 192 , 192 , 193
  db 194 , 194 , 195 , 196 , 196 , 197 , 198 , 198 , 199 , 199 , 200 , 201 , 201
  db 202 , 202 , 203 , 204 , 204 , 205 , 205 , 206 , 206 , 207 , 207 , 208 , 208
  db 209 , 209 , 210 , 210 , 211 , 211 , 212 , 212 , 213 , 213 , 213 , 214 , 214
  db 215 , 215 , 216 , 216 , 217 , 217 , 217 , 218 , 218 , 219 , 219 , 219 , 220
  db 220 , 221 , 221 , 221 , 222 , 222 , 222 , 223 , 223 , 224 , 224 , 224 , 225
  db 225 , 225 , 226 , 226 , 226 , 227 , 227 , 227 , 228 , 228 , 228 , 229 , 229
  db 229 , 230 , 230 , 230 , 231 , 231 , 231 , 231 , 232 , 232 , 232 , 233 , 233
  db 233 , 234 , 234 , 234 , 234 , 235 , 235 , 235 , 236 , 236 , 236 , 236 , 237
  db 237 , 237 , 237 , 238 , 238 , 238 , 238 , 239 , 239 , 239 , 239 , 240 , 240
  db 240 , 241 , 241 , 241 , 241 , 241 , 242 , 242 , 242 , 242 , 243 , 243 , 243
  db 243 , 244 , 244 , 244 , 244 , 245 , 245 , 245 , 245 , 245 , 246 , 246 , 246
  db 246 , 247 , 247 , 247 , 247 , 247 , 248 , 248 , 248 , 248 , 249 , 249 , 249
  db 249 , 249 , 250 , 250 , 250 , 250 , 250 , 251 , 251 , 251 , 251 , 251 , 252
  db 252 , 252 , 252 , 252 , 253 , 253 , 253 , 253 , 253 , 253 , 254 , 254 , 254
  db 254 , 254 , 255 , 255 , 255 , 255 , 255


; AntiLog 2^(x/32) Table
;
;   FOR A=0 to 510
;   PRINT INT(2^(A/32)+.5);",";
;   NEXT A
ORG &8400

antilog:
  dw 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 1 , 2
  dw 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2 , 2
  dw 2 , 2 , 2 , 3 , 3 , 3 , 3 , 3 , 3 , 3 , 3 , 3 , 3 , 3 , 3 , 3 , 3 , 3 , 4 , 4
  dw 4 , 4 , 4 , 4 , 4 , 4 , 4 , 4 , 4 , 4 , 5 , 5 , 5 , 5 , 5 , 5 , 5 , 5 , 5 , 6
  dw 6 , 6 , 6 , 6 , 6 , 6 , 6 , 7 , 7 , 7 , 7 , 7 , 7 , 7 , 8 , 8 , 8 , 8 , 8 , 9
  dw 9 , 9 , 9 , 9 , 10 , 10 , 10 , 10 , 10 , 11 , 11 , 11 , 11 , 12 , 12 , 12 , 12
  dw 13 , 13 , 13 , 13 , 14 , 14 , 14 , 15 , 15 , 15 , 16 , 16 , 16 , 17 , 17 , 17
  dw 18 , 18 , 19 , 19 , 19 , 20 , 20 , 21 , 21 , 22 , 22 , 23 , 23 , 24 , 24 , 25
  dw 25 , 26 , 26 , 27 , 27 , 28 , 29 , 29 , 30 , 31 , 31 , 32 , 33 , 33 , 34 , 35
  dw 36 , 36 , 37 , 38 , 39 , 40 , 41 , 41 , 42 , 43 , 44 , 45 , 46 , 47 , 48 , 49
  dw 50 , 52 , 53 , 54 , 55 , 56 , 57 , 59 , 60 , 61 , 63 , 64 , 65 , 67 , 68 , 70
  dw 71 , 73 , 74 , 76 , 78 , 79 , 81 , 83 , 85 , 87 , 89 , 91 , 92 , 95 , 97 , 99
  dw 101 , 103 , 105 , 108 , 110 , 112 , 115 , 117 , 120 , 123 , 125 , 128 , 131
  dw 134 , 137 , 140 , 143 , 146 , 149 , 152 , 156 , 159 , 162 , 166 , 170 , 173
  dw 177 , 181 , 185 , 189 , 193 , 197 , 202 , 206 , 211 , 215 , 220 , 225 , 230
  dw 235 , 240 , 245 , 251 , 256 , 262 , 267 , 273 , 279 , 285 , 292 , 298 , 304
  dw 311 , 318 , 325 , 332 , 339 , 347 , 354 , 362 , 370 , 378 , 386 , 395 , 403
  dw 412 , 421 , 431 , 440 , 450 , 459 , 470 , 480 , 490 , 501 , 512 , 523 , 535
  dw 546 , 558 , 571 , 583 , 596 , 609 , 622 , 636 , 650 , 664 , 679 , 693 , 709
  dw 724 , 740 , 756 , 773 , 790 , 807 , 825 , 843 , 861 , 880 , 899 , 919 , 939
  dw 960 , 981 , 1002 , 1024 , 1046 , 1069 , 1093 , 1117 , 1141 , 1166 , 1192
  dw 1218 , 1244 , 1272 , 1300 , 1328 , 1357 , 1387 , 1417 , 1448 , 1480 , 1512
  dw 1545 , 1579 , 1614 , 1649 , 1685 , 1722 , 1760 , 1798 , 1838 , 1878 , 1919
  dw 1961 , 2004 , 2048 , 2093 , 2139 , 2186 , 2233 , 2282 , 2332 , 2383 , 2435
  dw 2489 , 2543 , 2599 , 2656 , 2714 , 2774 , 2834 , 2896 , 2960 , 3025 , 3091
  dw 3158 , 3228 , 3298 , 3371 , 3444 , 3520 , 3597 , 3676 , 3756 , 3838 , 3922
  dw 4008 , 4096 , 4186 , 4277 , 4371 , 4467 , 4565 , 4664 , 4767 , 4871 , 4978
  dw 5087 , 5198 , 5312 , 5428 , 5547 , 5668 , 5793 , 5919 , 6049 , 6182 , 6317
  dw 6455 , 6597 , 6741 , 6889 , 7039 , 7194 , 7351 , 7512 , 7677 , 7845 , 8016
  dw 8192 , 8371 , 8555 , 8742 , 8933 , 9129 , 9329 , 9533 , 9742 , 9955 , 10173
  dw 10396 , 10624 , 10856 , 11094 , 11337 , 11585 , 11839 , 12098 , 12363 , 12634
  dw 12910 , 13193 , 13482 , 13777 , 14079 , 14387 , 14702 , 15024 , 15353 , 15689
  dw 16033 , 16384 , 16743 , 17109 , 17484 , 17867 , 18258 , 18658 , 19066 , 19484
  dw 19911 , 20347 , 20792 , 21247 , 21713 , 22188 , 22674 , 23170 , 23678 , 24196
  dw 24726 , 25268 , 25821 , 26386 , 26964 , 27554 , 28158 , 28774 , 29404 , 30048
  dw 30706 , 31379 , 32066 , 32768 , 33485 , 34219 , 34968 , 35734 , 36516 , 37316
  dw 38133 , 38968 , 39821 , 40693 , 41584 , 42495 , 43425 , 44376 , 45348 , 46341
  dw 47356 , 48393 , 49452 , 50535 , 51642 , 52772 , 53928 , 55109 , 56316 , 57549
  dw  58809 , 60097 , 61413 , 62757

16bit * 16bit Unsigned

Input: BC = Multiplier, DE = Multiplicand

Output: A,HL = Product

 ld ix,0
 ld hl,0
.mul24b1:
 ld a,c
 or b
 jr z,mul24b3
 srl b
 rr c
 jr nc,mul24b2
 add ix,de
 ld a,h
 adc l
 ld h,a
.mul24b2:
 sla e
 rl d
 rl l
 jr mul24b1:
.mul24b3:
 ld a,h
 db #dd:ld e,l
 db #dd:ld d,h
 ex de,hl
 ret