计算机系统结构 2.1.2浮点数据表示

PS: 该部分内容从理论上分析浮点数的算术标准应该如何制定,不要与IEEE754标准混淆

为什么要讨论浮点数在计算机中如何表示?

定点数表示会导致许多前导0,浪费空间。

定点数表示范围小,运算困难。

浮点数的表示

浮点数 = 尾数*阶码的基阶码的值

200.1 = 2.001*102

100.1111B = 1.001111B*22

相关参数

m:尾数的值

e:阶码的值

rm:尾数的基

re:阶码的基

p:尾数的长度(不包括符号位)

q:阶码的长度(不包括符号位)

浮点数的表数范围

浮点数在数轴上对应的范围,因为浮点数是不连续的,所以我们只关注最大正数,最小正数,最大负数,最小负数

最大正数:0.11...11*2127

最小正数:0.00...01*2-128

浮点数的表数精度

一般认为,规格化浮点数的尾数的最后一位的精确度为一半,因为这一位大多是舍入而来的

浮点数的表数效率

可表示的规格化浮点数/全部浮点数的个数

设计

好的设计应该在表数范围,表数精度和表数效率三者中都有较好的表现

假设其中两种参数相等,通过列等式求解,可以得出

rm, re取2是最好选择

并且,对于规约浮点数,使用隐藏1可以得到100%的表数效率

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