資料運算 浮點數表示與加減運算

2021-10-10 09:01:11 字數 1879 閱讀 1002

由於浮點數尾數的小數點均固定在第一位數值前,可以預見浮點數的運算實質上是定點數運算。但是由於階碼的不同,尾數對應小數點位置實際是不同的,需要通過轉化使小數點對齊後,才能直接進行加減運算。

浮點數加減運算大致可以分為如下幾步:

對階:使兩小數點位置對齊

尾數運算:尾數進行加減運算

規格化:為增加有效數字尾數,提高運算精度,必須對其進行尾數規格化

捨入:規格化過程可能丟失有效位,需要考慮類似十進位制中四捨五入的問題

溢位判斷:判斷結果是否溢位,保證結果準確無誤

對階目的是對齊兩數的小數點,為此需求出階差,再按小階向大階看齊原則,對小階數尾數右移,每移1位對應階碼+1,直至兩數階碼相等

下述樣例補碼表示的前兩位表示正負性,00為正,11為負。

將對階後的兩個尾數按照定點數運算規則進行加減

將尾數運算後結果進行規格化,轉化為規格化形式。規格化形式如下:

不符合規格化形式尾數,需進行左規或者右規

左規:尾數左移,階碼相應減少對應左移位數

右規:尾數右移,階碼相應增加對應右移位數

注:右規過程,可能出現形式01.xx…x或10.xx…x,此時表示尾數運算結果絕對值大於1,雖然定點數運算中不允許,但浮點數運算中不算溢位,直接右規即可。

需注意特殊情況

在對階和右規過程,尾數可能丟失有效位,引起誤差影響精度,為此可用捨入法提高尾數精度。常用捨入法有:0舍1入法恆置1法

例題

浮點數溢位一般指需要表示的數超出表示範圍,一般尾數發生的下溢按照歸0處理即可,不算真正的溢位,溢位指上溢。換句話說,尾數的溢位不算是溢位,頂多是丟失精度,階碼的溢位才是真正的溢位,採用階碼溢位判斷即可,本質為定點數溢位判斷。

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