計算機系統結構 2.1.2浮點數據表示


PS: 該部分內容從理論上分析浮點數的算術標准應該如何制定,不要與IEEE754標准混淆

 

為什么要討論浮點數在計算機中如何表示?

定點數表示會導致許多前導0,浪費空間。

定點數表示范圍小,運算困難。

 

浮點數的表示

浮點數 = 尾數*階碼的基階碼的值

200.1 = 2.001*102

100.1111B = 1.001111B*22

 

相關參數

m:尾數的值

e:階碼的值

rm:尾數的基

re:階碼的基

p:尾數的長度(不包括符號位)

q:階碼的長度(不包括符號位)

 

浮點數的表數范圍

浮點數在數軸上對應的范圍,因為浮點數是不連續的,所以我們只關注最大正數,最小正數,最大負數,最小負數

最大正數:0.11...11*2127

最小正數:0.00...01*2-128

 

浮點數的表數精度

一般認為,規格化浮點數的尾數的最后一位的精確度為一半,因為這一位大多是舍入而來的

 

浮點數的表數效率

可表示的規格化浮點數/全部浮點數的個數

 

設計

好的設計應該在表數范圍,表數精度和表數效率三者中都有較好的表現

假設其中兩種參數相等,通過列等式求解,可以得出

rm, re取2是最好選擇

並且,對於規約浮點數,使用隱藏1可以得到100%的表數效率

 


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