二进制乘法的规律可归纳为以下要点:
一、基本运算规则
乘法基础
二进制乘法遵循“逢二进一”的进位规则,具体为:
- 0×0=0,0×1=0,1×0=0,1×1=1
- 部分积的最低位需与乘数对应位对齐。
逐位相乘与累加
从乘数最低位开始,用每一位去乘被乘数:
- 若乘数位为1,则对应部分积为被乘数;
- 若为0,则部分积为0;
- 最后将所有部分积相加得到结果。
二、运算示例
以1001×1010为例:
逐位相乘
- 1×0=0,0×1=0,0×0=0,1×0=0(最低位)
- 1×1=1,0×0=0,0×1=0,1×0=0(次低位)
- 0×1=0,0×0=0,1×1=1,0×0=0(更高位)
- 1×0=0,0×0=0,0×1=0,1×1=1(最高位)。
部分积对齐与求和
将部分积按乘数位对齐后相加:
[
begin{array}{cccc}
& 0 & 0 & 0 & 0
+ & 0 & 0 & 0 & 0
+ & 0 & 0 & 1 & 0
+ & 1 & 0 & 0 & 0
hline
& 1 & 0 & 1 & 0
end{array}
]
结果为1010(二进制)。
三、与十进制的类比
二进制乘法可类比十进制乘法:
每次乘以2相当于左移1位;
多个2的幂次相加对应二进制位权。
四、硬件优化
现代CPU通过硬件乘法器加速运算,避免逐位相乘的软件实现,提升效率。