正在MIPS程序集上查找整数的平方根



嘿,我如何使用MIPS程序集精确地找到整数的平方根?

我们可以使用类似于为这个问题提交的算法,并根据需要进行调整。在进入MIPS之前,让我们看一下C:中的实现

//Function to compute sqroot(n)
int sqroot(int n) {
        int x = n;
        for (int i = 0; i < (n/2); i++)
             x = (x + n / x) / 2;
        return x;
}

sqroot(n)函数将计算与n的平方根的底相等的整数。因此,如果你调用sqroot(225),你会得到预期的15,但sqroot(15)会返回3,而不是3.87298。

从C代码中,我们可以勾勒出MIPS代码的样子:

In calling function:
    Load the number to be squared into $a0
    jal root
root:
    Initialize $t0 = n, $t1 = i = 0, $t2 = x = n = $a0, $t3 = n/2
Loop:
    Divide n/x
    Add x to n/x
    Divide (x + n/x) by 2
    Check if $t1 < $t3
    If it is, branch back to loop
    Else, move x into return register $v0

请注意:

  1. 确保根据需要推动和弹出堆栈。为了简单起见,我把它省略了
  2. 当除以2的幂时,可以使用srl指令
  3. 有关MIPS说明的说明和其他信息,请单击此处

当只使用整数操作时,我发现牛顿方法x = (x + n/x) / 2不令人满意,因为终止条件很难准确计算。n/2只是一个猜测,并且几乎总是超过必要的迭代次数。牛顿方法收敛于二次,并且与n不成正比,而是与sqrt(n)成正比。另一个建议,"一直重复直到x停止变化"也不起作用,因为对于非完美正方形,x将在根的底部和顶部之间交替——因为整数数学,当xsqrt(n)稍小或稍大时,术语n/x将交替。


我从维基百科中采用了逐位数根计算方法,并创建了MIPS版本。它不存在低效率(n/2)或模糊性(floor(sqrt(n))ceil(sqrt(n)))。查找表方法可以更有效地返回结果,但假设查找表不可用,这是一个好的、可靠的方法。

首先,我将C示例转换为只使用小于(<)的比较,因为MIPS只提供一个小于slt的集合比较指令。

int isqrt(int num) {
  int ret = 0;
  int bit = 1 << 30; // The second-to-top bit is set
  // "bit" starts at the highest power of four <= the argument.
  while (num < bit) {
    bit >>= 2;
  }
  while (bit != 0) {
    if (num < ret + bit) {
      ret >>= 1;
    } else {
      num -= ret + bit;
      ret = (ret >> 1) + bit;
    }
    bit >>= 2;
  }
  return ret;
}

以下是生成的MIPS代码:

isqrt:
  # v0 - return / root
  # t0 - bit
  # t1 - num
  # t2,t3 - temps
  move  $v0, $zero        # initalize return
  move  $t1, $a0          # move a0 to t1
  addi  $t0, $zero, 1
  sll   $t0, $t0, 30      # shift to second-to-top bit
isqrt_bit:
  slt   $t2, $t1, $t0     # num < bit
  beq   $t2, $zero, isqrt_loop
  srl   $t0, $t0, 2       # bit >> 2
  j     isqrt_bit
isqrt_loop:
  beq   $t0, $zero, isqrt_return
  add   $t3, $v0, $t0     # t3 = return + bit
  slt   $t2, $t1, $t3
  beq   $t2, $zero, isqrt_else
  srl   $v0, $v0, 1       # return >> 1
  j     isqrt_loop_end
isqrt_else:
  sub   $t1, $t1, $t3     # num -= return + bit
  srl   $v0, $v0, 1       # return >> 1
  add   $v0, $v0, $t0     # return + bit
isqrt_loop_end:
  srl   $t0, $t0, 2       # bit >> 2
  j     isqrt_loop
isqrt_return:
  jr  $ra

你称之为任何其他MIPS程序:

addi  $a0, $zero, 15
jal   isqrt # v0 = result

此过程始终正参数返回$v0 = floor(sqrt($a0))

小心:代码进入负参数的无限循环。在调用此过程之前对您的输入进行消毒。

它不在MIPS中,但在汇编中。我发现的基本算法是基于前n个奇数加在一起=n^2的事实。

因此,如果你利用这一点,颠倒过程,从你想取的平方根的数字中减去,你可以循环得到确切的答案或近似值。我相信它是非完美平方的根+1。

这个想法是,你循环的次数是n,这是你的平方根。

希望这能有所帮助。

   mov eax, 9513135         ; eax = number to take square root of
    mov ebx, eax            ; make a copy of eax in ebx

    loopIt :
        sub ebx, count      ; count starts as 1, 3, 5, 7, 9
        inc count           ; count = even
        inc count           ; count = odd
        inc sqrt            ; gives sqrt value
        mov eax, sqrt
        cmp ebx, 0
        js timetoReturn     ; return value if signed num, aka goes over zero
        jnz loopIt

    timetoReturn :
        mov reg, eax            ; just outputting the value

您可以尝试此算法,它给出小于或等于数字平方根的整数。

假设您想要n的平方根。然后继续重复以下计算:

x = (x + n/x) / 2

选择x = n开始并不断重复,直到x停止变化。

这里有一个简单易懂的算法,用于计算C:中正整数平方根的底

int approx_sqrt(int x) {
    int result;
    for (int partialSum = 0, oddNum = 1; partialSum < x; partialSum += oddNum, oddNum +=2) result++;
    return result;
}

它依赖于与okstory的答案相同的原则,只是方式略有不同。

理论:只要部分和小于操作数,递增的奇数就加到部分和上。结果等于奇数的数量相加以产生部分求和。

你们都错了。

您可以使用sqrt.s或sqrt.d程序集代码!ex)平方英尺$f12,$f13

不要把时间浪费在实现这些功能上。

如果要计算mips中整数的平方根,首先需要将整数转换为浮点值。假设你想取平方根的数字存储在$t1中,那么它到浮点的转换将看起来像这个

mtc1 $t1, $f1
cvt.s.w $f1, $f1

现在您可以使用sqrt.s函数计算平方根。

sqrt.s $f1,$f1

所以现在$f1将保存存储在$t1 中的整数的平方根

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