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大学数学中浮点数要怎么计算啊?

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解决时间 2021-03-03 04:14
大学数学中浮点数要怎么计算啊?
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浮点数运算
   假定有两个浮点数 X=Mx * 2Ex , Y=My * 2Ey
(1)加减运算
实现X±Y运算,需要如下五步:
1.1 对阶操作,即比较两个浮点数的阶码值的大小.求△E=Ex-Ey。当其不等于零时,首先应使两个数取相同的阶码值。其实现方法是,将原来阶码小的数的尾数右移|△E|位,其阶码值加上|△E|,即每右移一次尾数要使阶码加1,则该浮点数的值不变(但精度变差了)。尾数右移时,对原码形式的尾数,符号位不参加移位,尾数高位补0;对补码形式的尾数,符号位要参加右移并使自己保持不变。为减少误差,可用另外的线路,保留右移过程中丢掉的一到几位的高位值,供以后舍入操作使用。
1.2 实现尾数的加(减)运算,对两个完成对阶后的浮点数执行求和(差)操作。
1.3 规格化处理,若得到的结果不满足规格化规则,就必须把它变成规格化的数,规格化处理规则如下:
 当结果尾数的两个符号位的值不同时,表明尾数运算结果溢出。此时应 使结果尾数右移一位,并使阶码的值加1,这被称为向右规格化,简称右规。
 当尾数的运算结果不溢出,但最高数值位与符号位同值,表明不满足规格化规则,此时应重复地使尾数左移、阶减减1,直到出现在最高数值位上的值与符号位的值不同为止,这是向左规格化的操作,简称左规。
1.4 舍入操作。在执行对阶或右规操作时,会使尾数低位上的一位或多位的数值被移掉,使数值的精度受到影响,可以把移掉的几个高位的值保存起来供舍入使用。舍入的总的原则是要有舍有入,而且尽量使舍和入的机会均等,以防止误差积累。常用的办法有"0"舍"1"入法,即移掉的最高位为1时 则在尾数末位加1;为0时则舍去移掉的数值。该方案的最大误差为2-(n+1)。这样做可能又使尾数溢出,此时就要再做一次右规。另一种方法 "置1"法,即右移时,丢掉移出的原低位上的值,并把结果的最低位置成1。该方案同样有使结果尾数变大或变小两种可能。即舍入前尾数最低位已为0,使其变1,对正数而言,其值变大,等于最低位入了个1。若尾数最低位已为1,则再对其置1无实际效用,等于舍掉了丢失的尾数低位值。
1.5 判结果的正确性,即检查阶码是否溢出。浮点数的溢出是以其阶码溢出表现出来的。在加减运算真正结束前,要检查是否产生了溢出,若阶码正常,加(减)运算正常结束;若阶码下溢,要置运算结果为浮点形式的机器零,若上溢,则置溢出标志。
例15:某浮点数阶码6位(含1位符号位:阶符),补码表示,尾数10位(含1位符号位,数符),补码表示, X=2010B * 0.11011011B, Y=2100B * (-0.10101100B),求 X+Y
解: 由已知条件,Ex=+010B,Mx = 0.11011011 B,
Ey=+100B,My =-0.10101100 B
对应补码分别为
[Ex]补=[+010B] 补=[+00010B] 补=000010B
[Mx]补= [+0.11011011 B]补=[0.110110110 B] 补=0, 110110110 B
[Ey]补=[+100B] 补=[+00100B] 补=000100B
[-Ey]补=111100B
[My]补= [-0.10101100 B]补=[-0.101011000 B] 补=1, 010101000 B
浮点表示分别为:
         数符   阶码    尾数数值
  [X]浮 = 0   000010    110110110
     [Y]浮 = 1   000100    010101000
 15_(1)对阶
    [△ E]补= [Ex]补+[-Ey]补= 00 00010B + 11 11100B = 11 11110B
△E =-00010B=-2,说明X的阶码小,应使Mx右移两位,Ex加2
所以修正[X]浮 = 0 000100 001101101 10
15_(2)尾数求和
     00 001101101 10
    + 11 010101000
     11 100010101 10
15_(3)尾数规格化
   尾数运算结果的符号位与最高数值位均为1,应执行左规处理,具体为:将尾数左移一位,符号位1位,结果为1000101011, 阶码减1变为000011。
  15_(4)尾数移出位的舍入处理
  左规已将对阶移出的1位有效1移入,尾数不用做舍入处理。
  15_(5)判溢出,写结果
  尾数已规格化且阶码符号位为00,没有溢出,最终结果为
[Ex+y]补=000011 Ex+y=+00011B
[Mx+y]补=1000101011 Mx+y=-0.111010101B
所以,X+Y = 2+0011B *(-0.111010101B)
(2)乘法运算
实现X*Y运算,需要如下三步:
2.1 尾数相乘(两个定点小数相乘)
2.2 阶码求和
2.3 结果左规、舍入
例16:某浮点数阶码3位(含1位符号位:阶符),补码表示,尾数3位(含1位符号位,数符),原码表示, X=210B * 0.1101B, Y=2-01B * (-0.1011B),求 X*Y
解:由已知条件,Ex=+10B,Mx = 0.1101 B,
Ey=-01B,My =-0.1011 B
对应机器数分别为:
[Ex]补=[+10B]补=010B
[Mx]原= [+0.1101 B]原=0, 1101 B
[Ey]补=[-01B]补=111B
[My]原= [-0.1011B]原=1, 1011B
机内浮点表示分别为:
         数符   阶码   尾数数值
  [X]浮 = 0    010   1101
     [Y]浮 = 1    111   1011
 16_(1)尾数相乘(Mx* My)
    1.1 [ | Mx | ]原= [+0.1101 B]原=0, 1101 B
[|My | ]原= [+0.1011B]原=0, 1011B
1.2 高 位 积 乘数/低位积
Y0
00 0000 1 0 1 1
+[ Y0*|X| ]补 00 1101
00 1101
右移 00 0110 1 1 0 1
+[ Y0*|X| ]补 00 1101
01 0011
右移 00 1001 1 1 1 0
+[ Y0*|X| ]补 00 0000
00 1001
右移 00 0100 1 1 1 1
+[ Y0*|X| ]补 00 1101
01 0001
右移 00 1000 1 1 1 1
1.3 [Mx * My] 符号=[ Mx ]符号⊕[My]符号=0⊕1=1
1.4 [Mx * My] 原=1,100011110B
16_(2)阶码求和
     00 10
    + 11 11
     00 01
16_(3)结果左规、舍入
   尾数已为规格化形式,由于数值部分职能保存4位,需对小数点后第5位进行0设1入,最终尾数原码为1,1001B
最终运算结果为:1 001 1001
所以,X*Y = 2+01B *(-0.1001B)
(3)除法运算
实现X/Y运算,需要如下三步:
3.1 尾数相除(两个定点小数相除)
3.2 阶码相减
3.3 结果规格化及舍入
例17:某浮点数阶码3位(含1位符号位:阶符),补码表示,尾数3位(含1位符号位,数符),原码表示, X=210B * 0.0011B, Y=2-01B * 0.1011B,求 X/Y
解:由已知条件,Ex=+10B,Mx = 0.0011 B,
Ey=-01B,My =-0.1011 B
对应机器数分别为
[Ex]补=[+10B]补=010B
[Mx]原= [+0.0011 B]原=0, 0011B
[Ey]补=[-01B]补=111B
[My]原= [-0.1011B]原=1, 1011B
机内浮点表示分别为:
         数符   阶码   尾数数值
  [X]浮 = 0    010   0011
     [Y]浮 = 1    111   1011
 17_(1)尾数相除(Mx/ My)
    1.1 [ | Mx | ]原= [+0.00110000 B]原=0, 00110000 B
[|My | ]原= [+0.1011B]原=0, 1011B
[-|My | ]补= 1, 0101B
1.2 被除数高位/余数 被除数低位/商
00 0011 00000
+[-|My |]补 11 0101
11 1100 00000
左移 11 1000 00000
+[ |My |]补 00 1011
00 0011 00001
左移 00 0110 00010
+[-|My |]补 11 0101
11 1011 00010
左移 11 0110 00100
+[|My |]补 00 1011
00 0001 00101
左移 00 0010 01010
+[-|My |]补 11 0101
11 0111 01010
+[|My |]补 00 1011
00 0010
1.3 [Mx /My] 商符号=[ Mx ]符号⊕[My]符号=0⊕0=0
1.4 [Mx / My] 商原=0,1010B
17_(2)阶码相减
[-Ey]补=[+01B]补=001B
     00 10
    + 00 01
     00 11
17_(3)结果规格化、舍入
   尾数已为规格化形式,余数过小,结果也不必舍入,
最终运算结果为:0 011 1010
所以,X*Y = 2+11B *(+0.1010B)
全部回答
浮点数这个事计算机里的名词。实际就是指数运算。例:123456789,表示成浮点数为1.23456789×10^8 两个这样的浮点数,就可以直接运算了。 当然,这是具体的数字,一般都是用符号表示的。
浮点数这个事计算机里的名词。实际就是指数运算。例:123456789,表示成浮点数为1.23456789×10^8 两个这样的浮点数,就可以直接运算了。 当然,这是具体的数字,一般都是用符号表示的。 再看看别人怎么说的。
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