解答：

(1) 乘法运算可以通过加法和移位来实现。编译器可以将乘法运算转换为一个循环代码段，

在循环代码段中通过比较、加法和移位等指令实现乘法运算。例如Booth乘法。

(2) 控制逻辑的作用是控制循环次数，控制加法和移位操作。

C语言整型用补码表示，通常采用Booth乘法。

Booth乘法对乘数从低位开始判断，根据两个数据位的情况决定进行加法、减法还是仅仅移位操作。判断的两个数据位为当前位及其右边的位（初始时需要增加一个辅助位0），移位操作是向右移动。其中booth算法在操作时，需要遵循一个操作表：

具体步骤如下：

1. 被乘数X与乘数Y均以补码的形式参加乘法运算，运算结果是积的补码。
2. 部分积和被乘数X采用双符号位，乘数Y采用单符号位。
3. 初始部分积为0。运算前，在乘数Y的补码末位添加一位附加位 Yn+1 ，初始值为0。
4. 根据 YnYn+1 的值，按照上表进行累加右移操作，右移时遵循补码的移位规则。
5. 累加n+1次，右移n次，最后一次不右移。

这个过程累加n+1次，右移n次，所以控制逻辑的作用是控制循环次数，还需要根据操作表控制加法和移位操作。

(3) ①的执行时间最长，③的执行时间最短。

对于①，需要使用其他指令和算法来模拟乘法操作。常见的方法是通过编写（软件）程序使用加法、位移和逻辑操作来实现乘法功能。这种方法通常需要多条指令和多个时钟周期来完成乘法运算，因此会比硬件乘法指令的执行时间更长。②和③都是硬件乘法指令，所以①的执行时间最长。

对于②和③，都只需用一条乘法指令实现乘法操作。

对于③，阵列乘法器是专门用于执行乘法操作的硬件电路，可以在一个时钟周期内完成乘法运算。由于其硬件实现的特性，阵列乘法器通常是执行乘法操作最高效的方式。所以③的执行时间最短。

对于②，ALU和位移器实现的乘法指令通常需要多个时钟周期来完成乘法运算。它通过将乘法操作划分为一系列的加法、位移和逻辑操作来实现。尽管比情况①中的方法更高效，但仍然需要多个时钟周期来执行，因此相对于情况③中的阵列乘法器，执行时间较长。

(4) 第一问。当n=32、x= 2^31−1 、y=2时，64位的[x]补=0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 11111B，y=2，x×y相当于对x进行算术左移1位，得到[x×y]补=0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111 1111 1111 1111 1111 1111 11110B=00000000FFFFFFFEH。

第二问。此时函数umul()不溢出，imul()的返回结果溢出，因为umul()的返回值类型为unsigned，默认为unsigned int，为32位无符号整型，可以表示32个数值位，结果恰有32个有效数值位，所以其返回结果不溢出。然而imul()返回值类型为int，为32位有符号整型，最高位为符号位，可以表示31个数值位，结果有32个有效数值位，所以其返回结果溢出。

第三问。对于无符号整数乘法运算，当仅取乘积的低位作为乘法结果时，对于2n位乘积，若乘积高n位全为0，即乘积高n位不存在有效数值位，则无溢出，否则溢出。