32 位硬件乘法器是一個并行器件，而不是 CPU 內核的一部分。這也就意味著：它在工作時不會涉及 CPU 的活動。硬件乘法寄存器是可以通過 CPU 匯編指令的讀或著寫進行操作。

硬件乘法器特點：

○無符號乘法；

○ 有符號乘法；

○ 無符號乘加操作；

○ 由符號乘加操作；

○ 8 位，16 位，24 位，和 32 位操作數；

○ 整數乘法

○ 小數乘法

○ 8位和 16 位操作數與 16 位硬件乘法器兼容；

○ 8位和 24 位在沒有符號位擴展的情況下，依然可以進行乘法操作；

硬件乘法器結構圖：

硬件乘法器支持 8 位，16 位，24 位，32 位無符號操作數，有符號操作數，無符號乘、加操作和有符號乘、加操作。操作數的大小，可以通過對"字"或者"字節"的定義來確定。操作數的類型可以通過第一個操作數的寫入進行選擇。

硬件乘法器有兩個 32 位操作數寄存器，操作數 OP1 和操作數 OP2，以及一個 64 位結果寄存器，而這個寄存器需要使用 RES0 和 RES3 寄存器。為了兼容 16 X 16 硬件乘法器，8 位或者 16 位操作數的結果需要使用 RESL0,RESL1 和 SUMNEXT這三個寄存器。RESL0 用于存儲 16 X 16 結果的低“字”，RESL1 用于存儲 16 X 16 結果的高“字”。以及 SUMEXT 用于存儲結果的信息。

硬件乘法器操作：

表1總結了針對各種操作數可能的結果的每一個"字"。此表展示了兩點，一個是 OP2L 的寫入操作，另一個時 OP2H 的寫入操作。而最糟糕的情況就是實際結果的可能性。

8 位或者 16 位操作數通常在 3 個 MCLK 周期內準備好，并且在寫入 OP2 操作數后的下一個指令就可以讀出結果。 如果使用了間接尋址方式進行操作，在結果計算出之前，一個 NOP指令是必需的。

在 OP2 操作數，或者 OP2H 進入 RES0 時 24 位或者 32 位的結果可以通過連續指令的方式進行讀取。當時用間接尋址方式進行讀結果操作時，一條 NOP 指令時必須的。

由于有一個 32 位第二個操作數的存在，OP2L,OP2H 寄存器都要被使用。又由于兩個 16 位部分的被使用，從而使得結果變得復雜。

操作數寄存器OP1 ：

OP1 操作數寄存器內置 12 個寄存器，如表所示，這些寄存器通常用來裝載數據到乘法器，并且也用來選擇乘法器模式。寫入第一個操作數的“低字”到由乘法操作數類型所確定的地址的乘法操作，才能夠開始操作。當寫入一個雙個“字”到后綴為：32H 的高字寄存器（此時假定 OP1 為 32 位寬）。對于寫入 OP2 操作來說，最新的地址寫入的優先級通常定義了第一個操作數的寬度。例如：如果 MPY32L 被 MPY32H 寫入，則所有的 32 位都將被使用并且 OP1將被設置為：32 位。如果 MPY32H 被 MPY32L 寫入，則乘法操作將不會使用 MPY32H，并且假設 MPY32L 將數據寫入到 16 位寬的 OP1。

在 OP1 操作數用于連續的操作時，重復性乘法操作就可以被執行，而此時無需載入 OP1 操作數。

操作數寄存器OP2:

寫入第二個操作數到 OP2 寄存器通常會初始化乘法操作。寫入 OP2 將會使得一個 16 位寬的第二個操作數和 OP1 中的值開始進行選擇操作。寫入 OP2L 通常會使得一個 32 位寬的第二個操作數，和被要求寫入高字的 OP2H 的乘法器開始進行操作選擇。

對于 8 位，24 位操作數寄存器來說，可以通過字節指令進行操作。用一個字節指令進行的乘法器操作，在單獨操作期間，乘法器模塊將會自動的有一個符號字節的擴展。對于 24 位操作數來說，只有一個高字將會作為字節寫入。如果 24 位操作數通過寄存器被定義了符號位擴展，那么作為符號位將會有一個低字的寫入，因為寄存器定義了操作數是否有無符號。

一個 32 位操作數的高字在保持不變的條件下，當改變操作數的大小至 16 位，可以通過修改操作數的大小，或者寫入操作數寄存器來實現。在 16 位操作執行器件，高字的內容忽略。

注意:

在乘法操作期間改變第一個或者第二個操作數，在默認的條件下，在選擇乘法操作時，改變 OP1 或者 OP2，而所得的結果均不正確，因為那時操作數在正在改變。對 OP2 或者 OP2L 的寫入，將會對任何正在進行的計算操作進行放棄；同時，也將開始進行一個新的操作。而此時沒有計算出的結果對接下來的 MAC 和MACS 操作 不再可靠。

注意要避免 MPYDLYWRTEN 位被置 1。所有寫入 MPY32 寄存器的操作通常會由于MPYDLY32=0 而延遲，直到 64 位結果準備好或者 MPYDLY32=1,且 32 位結果算出。

結果寄存器:

乘法操作結果通常都是 64 位寬。而這要使用 RES0，RES3 寄存器。使用一個單操作指令MPYS 或者 MACS，結果將會有符號位的擴展。在 MACS 操作之前如果結果寄存器載入初始值，用戶的軟件必須仔細關注所寫入帶符號位的 64 位值。

備注：

在乘法操作期間改變結果寄存器的值 在寫入OP2 或者 OP2L 之后，直到初始化操作完成之前，結果寄存器不可以被用戶軟件修改。

除了 RES0 和 RES3。為了兼容 16 X 16 硬件乘法器，一個 8 位或者 16 位操作的 32 位結果通常使用 RESL0 和 RESL1 以及 SUMEXT。在這種情況下，結果的低位寄存器 RESL0 保存了計算結果的低16位，并且結果保存在寄存器RESH1高16為中。RES0和RES1等同于RESL0和 RESH1。

結果擴展寄存器 SUMEXT 的內容依靠乘法操作并且這些操作在表中以列出。如果所有的操作是 16 位寬或者小于 32 位的結果通常決定符號和 carry。如果操作數中的一個比 16 位數大，則結果將會是 64 位。

MPYC 位通常反映了乘法器的 Carry，而這也列在表中。因而，將會反映在第 33 位或者第 65 位的結果中。當然，前提是小數模式，和連續模式沒有被選擇.

MACS 下溢出和溢出:

乘法器在 MACS 模式中通常不會自動監測下溢出和溢出。例如: 工作于 16 位輸入數據和 32 位結果中，使用 RESL0 和 RESH1,正數的范圍的可能數字將在 0 到 07FFF FFFFh，并且負數的結果范圍將在:0FFFF FFFFh 到 08000 0000h。

下溢出出現時兩個負操作數的相加的計算結果范圍在正數范圍內。

當兩個正操作數相加的結果為負數時，溢出的結果出現！

SUMEXT 寄存器包含了結果符號位（在上面的兩種情況下），offffh 通常針對一個 32 的溢出，0000h 通常針對一個 32 位的下溢出。在 MPY32CTL0 中 MPYC 位能夠被用來監測溢出狀態。如果 Carry 寄存器不同于 SUMEXT 寄存器內容則溢出出現。用戶軟件必須能夠處理這些狀態。

乘法控制寄存器:

Reserved 位 15-10 保留

MPYDL32 位 9 延時寫模式

0 寫延時在 64 位結果(RES0-RES3)之前是有效的。

1 寫延時在 32 位結果(RES0-RES3)之前是有效的。

MPYDLYWRTEN 位 8 延時寫使能

64 位(MPYDLY32=0)或 32 位(MPYDLY32=1)結果準備好之前，所有寫入到任何 MPY32 寄存器的操作會被延遲。

0 寫是不延時

1 寫是延時的

MPYOP2_32 位7 乘法器操作數2的位寬度

0 16位

1 32位

MPYOP1_32 位6 乘法器操作數1的位寬度

0 16位

1 32位

MPYMx 位5-4 乘法器模式

00 MPY 乘法

01 MPYS 有符號乘法

10 MAC 乘法積累

11 MACS 有符號乘法積累

MPYSA 位3 飽和模式

MPYFRAC 位2 小數模式

Reserved 位1 保留

MPYC 位0 乘法器的進位標志如果未選擇小數模式或飽和模式時可以被看作是第

33或65位結果，因為當切換到小數模式或飽和模式時MPYC位不改變。

舉例：

例如 配置 8 * 8 無符號累加硬件乘法

MPY = 0x12; //第一操作數

OP2 = 0x56; // 第二操作數

MAC = 0x12; // 16 位累加乘法器

OP2 = 0x56;