(1)定點(diǎn)表示法
所謂定點(diǎn)表示法,是指在計(jì)算機(jī)中所有數(shù)的小數(shù)點(diǎn)的位置人為約定固定不變.這樣,小數(shù)點(diǎn)的位置就不必用記號(hào)"."表示出來(lái)了.一般地說(shuō),小數(shù)點(diǎn)可約定固定在任何數(shù)位之后,但常用下列兩種形式: ?、俣c(diǎn)純小數(shù):約定小數(shù)點(diǎn)位置固定在符號(hào)之后,如: 顯然,定點(diǎn)數(shù)表示法使計(jì)算機(jī)只能處理純整數(shù)或純小數(shù),限制了計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)的范圍.為了使得計(jì)算機(jī)能夠處理任意數(shù),我們事先要將參加運(yùn)算的數(shù)乘上一個(gè)"比例因子",轉(zhuǎn)化成純小數(shù)或純整數(shù)后進(jìn)行運(yùn)算.運(yùn)算結(jié)果比例因子還原成實(shí)際數(shù)值.比例因子要取得合適,使參加運(yùn)算的數(shù)、運(yùn)算的中間結(jié)果以及最后結(jié)果都在該定點(diǎn)數(shù)所能表示的數(shù)值范圍之內(nèi).
(2)浮點(diǎn)表示法
在浮點(diǎn)表示法中,小數(shù)點(diǎn)的位置是浮動(dòng)的.為了使小數(shù)點(diǎn)可以自由浮動(dòng),浮點(diǎn)數(shù)由兩部分組成,即尾數(shù)部分與階數(shù)部分.浮點(diǎn)數(shù)在機(jī)器中的表示方法如下: 其中,尾數(shù)部分表示該浮點(diǎn)數(shù)的全部有效數(shù)字,它是一個(gè)有符號(hào)位的純小數(shù);階數(shù)部分指明了浮點(diǎn)數(shù)實(shí)際小數(shù)點(diǎn)的位置與尾數(shù)(定點(diǎn)純小數(shù))約定的小數(shù)點(diǎn)位置之間的位移量P.該位移量P(階數(shù))是一個(gè)有符號(hào)位的純小數(shù). 當(dāng)階數(shù)當(dāng)為+P時(shí),則表示小數(shù)點(diǎn)向右移動(dòng)P位;當(dāng)階數(shù)為-P時(shí),則表示小數(shù)點(diǎn)和左移動(dòng)P位.因此,浮點(diǎn)數(shù)的小數(shù)點(diǎn)隨著P的符號(hào)和大小而自由浮動(dòng). 從上述可知,一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)是由兩個(gè)定點(diǎn)數(shù)組合而成的.而一個(gè)定點(diǎn)也可以看成是浮點(diǎn)數(shù)的一個(gè)特例.即當(dāng)浮點(diǎn)數(shù)的階數(shù)部分為零時(shí)(表示該數(shù)實(shí)際小數(shù)點(diǎn)的位置與定點(diǎn)小數(shù)約定位置一致),這樣,浮點(diǎn)數(shù)只剩下尾數(shù)部分了.同理,定點(diǎn)數(shù)表示法是浮點(diǎn)數(shù)表示法的基礎(chǔ),而浮點(diǎn)數(shù)表示法是定點(diǎn)數(shù)表示法的應(yīng)用.它們之間的相互關(guān)系,從理論上看有下述關(guān)系.
我們知道,任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)總可以表示為純小數(shù)(或純整數(shù))和一個(gè)2的整數(shù)次冪的乘積.例如,任意一個(gè)二進(jìn)制數(shù)N可寫(xiě)成:
N=S×2^p
式中,S稱(chēng)為數(shù)N的尾數(shù);P稱(chēng)為數(shù)N的階數(shù),此處P、S都是用二進(jìn)制表示的數(shù).尾數(shù)S表示了數(shù)N的全部有效數(shù)字,顯然S采用的數(shù)位越多,則數(shù)N表示的數(shù)值精確度越高.階數(shù)P指明了數(shù)N的小數(shù)點(diǎn)的位置,顯然P采用的數(shù)位越多,則數(shù)N表示的數(shù)值范圍就越大.
如假定P=0,此時(shí),N=S×20=S.若尾數(shù)S為純小數(shù),這時(shí)數(shù)N為定點(diǎn)小數(shù).
如假定P=0,此時(shí)若尾數(shù)S為純整數(shù),則數(shù)N為定點(diǎn)整數(shù).
如假定P=任意整數(shù),此時(shí),數(shù)N需要尾數(shù)S和階數(shù)P兩部分共同表示,即數(shù)N為浮點(diǎn)數(shù).
顯然,浮點(diǎn)數(shù)表示的數(shù)值范圍比定點(diǎn)數(shù)表示的數(shù)值范圍大得多.設(shè)浮點(diǎn)數(shù)的階數(shù)位數(shù)為m+1位,尾數(shù)的位數(shù)為n+1位,則浮點(diǎn)數(shù)的取值范圍為: 雖然浮點(diǎn)數(shù)具有表示數(shù)值范圍大的突出優(yōu)點(diǎn),但是,浮點(diǎn)數(shù)的運(yùn)算較為復(fù)雜.當(dāng)計(jì)算機(jī)進(jìn)行一次浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算時(shí),需要分別進(jìn)行兩次定點(diǎn)數(shù)運(yùn)算.
例如,設(shè)兩個(gè)浮點(diǎn)數(shù)為:
N1 = 2^P1×S1
N2 = 2^P2×S2
如P1≠P2,則兩數(shù)就不能直接相加、減,必須首先對(duì)齊小數(shù)點(diǎn)(即對(duì)階)后,才能作尾數(shù)間的加、減運(yùn)算.對(duì)階時(shí),小階向大階看齊,即把階小的小數(shù)點(diǎn)左移,在計(jì)算機(jī)中是尾數(shù)數(shù)碼右移,右移1位,階碼加1,直至兩數(shù)的階碼相同為止,然后兩數(shù)才能相加減
浮點(diǎn)數(shù)的乘除法,階碼和尾數(shù)要分別進(jìn)行運(yùn)算.
為了使計(jì)算機(jī)運(yùn)算過(guò)程中不丟失有效數(shù)字,提高運(yùn)算的精度,一般都采用二進(jìn)制浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù).所謂浮點(diǎn)規(guī)格化,是指尾數(shù)S的絕對(duì)值小于1而大于或等于1/2,即小數(shù)點(diǎn)后面的一位必須是"1".例如,N= 2+100×0.1011101就是一個(gè)浮點(diǎn)規(guī)格化數(shù).由于浮點(diǎn)數(shù)運(yùn)算復(fù)雜,運(yùn)算器中除了尾數(shù)運(yùn)算部件外,還有階碼運(yùn)算部件,控制部件也相應(yīng)地復(fù)雜了,故浮點(diǎn)機(jī)的設(shè)備增多,成本較高.
在計(jì)算機(jī)中,究竟采用浮點(diǎn)制還是定點(diǎn)制,必須根據(jù)使用要求設(shè)計(jì).目前,一般小型機(jī)、微型機(jī)多采用定點(diǎn)制,而大型機(jī)、巨型機(jī)及高檔微型機(jī)中多采用浮點(diǎn)制.
計(jì)算機(jī)中關(guān)于小數(shù)點(diǎn)的一點(diǎn)疑問(wèn).
計(jì)算機(jī)中關(guān)于小數(shù)點(diǎn)的一點(diǎn)疑問(wèn).
老師說(shuō)過(guò)“計(jì)算機(jī)不能存小數(shù)點(diǎn),約定‘定點(diǎn)數(shù)’來(lái)存儲(chǔ).”設(shè)置了固定的小數(shù)點(diǎn)位置,但是計(jì)算機(jī)是怎么知道小數(shù)點(diǎn)的位置的?
坐等前輩,坐等師兄,etc.
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