以32位的浮點數為例
浮點數有一般的格式和ieee754的格式兩種。
一般的格式符合2進製數機器碼(包括定點整數和定點小數)的規定規則
ieee表示則是為了實現上的方便,做了一些約定的格式改變。
先說說問題的描述方式:
1、乙個32位的二進位制數來表示的浮點數。都是由階和尾數兩部分組成。階和尾數都帶有一位符號位,分別稱為階符和數符。
2、從圖例表示可以有兩種方式:
(1)一種是階和尾數分別帶著符號位表示,依次為階符(es)、階(e)、數符(ms)和尾數(m)
(2)另一種是把數符提前到整個浮點數的最前面,表示整個浮點數的符號位,標記為s。
這兩種表示方式是一致的。前者比較直接明了地分隔成「階」(包括階符和階)和「尾數」(包括數符和尾數)兩部分;後者則是為了便於軟體移植的格式。
比較流行的教材的新版本都傾向於使用後一種表示方式。
因此,下面開始,我們都採用後一種方式敘述。
3、從真值的表示方式來說有多種不同的情況
符號位統一都是:(-1)s
一般表示法的階:e=e-128(完全符合機器碼的移碼規則)。該部分在真值中表示為2e-128,注意,e為帶符號位的階所表示的無符號數大小。
比如8位階(包含一位符號位),以移碼表示,以***為例,e=255,而e=127,在真值中表示為2127。
ieee表示法的階:e=e-127(是ieee的乙個約定,不符合機器碼的移碼規則)。該部分在真值中表示為2e-127,注意,e為帶符號位的階所表示的無符號數大小。
比如8位階(包含一位符號位),以移碼表示,以***為例,e=255,而e=128,在真值中表示為2128。
一般表示法的尾數:m,該部分在真值中以m表示,規劃化處理是使得m的最高位和符號位不同值,或者說用異或判斷結果為1(其本質在於使得該數值的絕對值0.5)。
ieee表示法的尾數:該部分在真值中以表示,因為ieee表示方式本來就是一種標準格式,所以不存在不是規格化的數。其中尾數域的小數點前約定的那個1不予儲存,預設其隱藏在小數點的左邊。
因此,一般表示法和ieee表示法就可以組成四種組合真值表示。
(1)純一般表示法(階和尾數都是一般表示法)真值表示為:(-1)sm2e-128
(2)純ieee表示法(階和尾數都是ieee表示法)真值表示為:(-1)s(
(3)混合表示法a(階位一般表示法,尾數都是ieee表示法)真值表示為:(-1)s(課本例9就是用了這種混合表示法。
(2) 混合表示法b(階位ieee表示法,尾數都是一般表示法)真值表示為:(-1)sm2e-127
注意:如果題目沒有做明確描述。就預設其採用的是「純一般表示法」。
弄清楚問題的描述方式後,我們來看看各種表示方法的表數範圍。
分別從一般表示法的階和尾數,ieee的階和尾數,4個組成部分來分析。
下面我們繼續以32位浮點數為例,並不妨設符號位1位,階碼8位,用移碼表示,尾數23位,用補碼表示。
根據上面的分析,一般表示法的各種範圍為:
(1)最大數的二進位制表示:0 11111111 11111111111111111111111
(2)最小數的二進位制表示:1 11111111 00000000000000000000000
(1) (2)
(3)規格化最大正數:0 11111111 11111111111111111111111
規格化最小正數:0 00000000 10000000000000000000000
規格化最大負數:1 00000000 01111111111111111111111
規格化最小負數:1 11111111 00000000000000000000000
規格化數的表示的數的範圍為:
ieee754的標準看課本的55頁的那個圖2.17(略有些錯誤)。
我們把它更正一下,ieee標準下,
尾數的範圍是 -(2-)~-1 和1~(2-)
階的範圍是 -126~+127 或者寫成~
所以可以得出ieee標準下的表數範圍是(除了正負無窮和零,參照下面的**):
-(2-)*~(-1)* 和 1*~(2-)*
類似ieee標準的例題見課本23頁,其實就是前面提到的混合表示法a
這個表可以對照書上18頁中間的那段描述
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