Termination of Floating Point Computations
单精度浮点算力 英文
单精度浮点算力英文Single-Precision Floating-Point ArithmeticThe field of computer science has witnessed remarkable advancements in the realm of numerical computation, with one of the most significant developments being the introduction of single-precision floating-point arithmetic. This form of numerical representation has become a cornerstone of modern computing, enabling efficient and accurate calculations across a wide range of applications, from scientific simulations to multimedia processing.At the heart of single-precision floating-point arithmetic lies the IEEE 754 standard, which defines the format and behavior of this numerical representation. The IEEE 754 standard specifies that a single-precision floating-point number is represented using 32 bits, with the first bit representing the sign, the next 8 bits representing the exponent, and the remaining 23 bits representing the mantissa or fraction.The sign bit determines whether the number is positive or negative, with a value of 0 indicating a positive number and a value of 1 indicating a negative number. The exponent field, which ranges from-126 to 127, represents the power to which the base (typically 2) is raised, allowing for the representation of a wide range of magnitudes. The mantissa, or fraction, represents the significant digits of the number, providing the necessary precision for accurate calculations.One of the key advantages of single-precision floating-point arithmetic is its efficiency in terms of memory usage and computational speed. By using a 32-bit representation, single-precision numbers require less storage space compared to their double-precision counterparts, which use 64 bits. This efficiency translates into faster data processing and reduced memory requirements, making single-precision arithmetic particularly well-suited for applications where computational resources are limited, such as embedded systems or mobile devices.However, the reduced bit-width of single-precision floating-point numbers comes with a trade-off in terms of precision. Compared to double-precision floating-point numbers, single-precision numbers have a smaller range of representable values and a lower level of precision, which can lead to rounding errors and loss of accuracy in certain calculations. This limitation is particularly relevant in fields that require high-precision numerical computations, such as scientific computing, financial modeling, or engineering simulations.Despite this limitation, single-precision floating-point arithmeticremains a powerful tool in many areas of computer science and engineering. Its efficiency and performance characteristics make it an attractive choice for a wide range of applications, from real-time signal processing and computer graphics to machine learning and data analysis.In the realm of real-time signal processing, single-precision floating-point arithmetic is often employed in the implementation of digital filters, audio processing algorithms, and image/video processing pipelines. The speed and memory efficiency of single-precision calculations allow for the processing of large amounts of data inreal-time, enabling applications such as speech recognition, noise cancellation, and video encoding/decoding.Similarly, in the field of computer graphics, single-precision floating-point arithmetic plays a crucial role in rendering and animation. The representation of 3D coordinates, texture coordinates, and color values using single-precision numbers allows for efficient memory usage and fast computations, enabling the creation of complex and visually stunning graphics in real-time.The rise of machine learning and deep neural networks has also highlighted the importance of single-precision floating-point arithmetic. Many machine learning models and algorithms can be effectively trained and deployed using single-precision computations,leveraging the performance benefits without significant loss of accuracy. This has led to the widespread adoption of single-precision floating-point arithmetic in the development of AI-powered applications, from image recognition and natural language processing to autonomous systems and robotics.In the field of scientific computing, the use of single-precision floating-point arithmetic is more nuanced. While it can be suitable for certain types of simulations and numerical calculations, the potential for rounding errors and loss of precision may necessitate the use of higher-precision representations, such as double-precision floating-point numbers, in applications where accuracy is of paramount importance. Researchers and scientists often carefully evaluate the trade-offs between computational efficiency and numerical precision when choosing the appropriate floating-point representation for their specific needs.Despite its limitations, single-precision floating-point arithmetic remains a crucial component of modern computing, enabling efficient and high-performance numerical calculations across a wide range of applications. As technology continues to evolve, it is likely that we will see further advancements in the representation and handling of floating-point numbers, potentially addressing the challenges posed by the trade-offs between precision and computational efficiency.In conclusion, single-precision floating-point arithmetic is a powerful and versatile tool in the realm of computer science, offering a balance between memory usage, computational speed, and numerical representation. Its widespread adoption across various domains, from real-time signal processing to machine learning, highlights the pivotal role it plays in shaping the future of computing and technology.。
浮点运算单元
Example of Exponent
Adjusted Exponent (E) (E + 127) +5 0 -10 +128 132 127 117 255 10000100 1111111 1110101 11111111 Binary
பைடு நூலகம்
-127
-1
0
126
0
1111110
Example of Normalized Mantissa
Smallest Normalized Float
Zero Infinity NaN
Denormalized numbers
Zero & Infinity
NaN
The value NaN (Not a Number) is used to represent a value that does not represent a real number. NaN is a special value represented with maximum E and F ≠ 0 Result from exceptional situations, such as 0/0 or sqrt(negative) Operation on a NaN results is NaN: Op(X, NaN) = NaN QNaN denote indeterminate operations, SNaN denote invalid operations
8 位的阶码能表示-128~+127,当阶码为-128时,其补码表 示为 00000000,该浮点数的绝对值<2-128,人们规定此浮点数的 值为零,若尾数不为 0 就清其为 0,并特称此值为机器零。 一位符号位和 n 位数值位组成的移码, 其定义为; [E]移 = 2n + E -2n<=E<2n 负数 正数 +127 0 表示范围: 00000000 ~ 11111111 8 位移码表示的机器数为数的真值 在数轴上向右平移了 128 个位置
fluent计算错误分析
1. FlUENT1.1 求解方面1.1.1 floating point error是什么意思?怎样避免它?Floating point error已经提过很多次了并且也已经对它讨论了许多。
下面是在Fluent论坛上的一些答案:从数值计算方面看,计算机所执行的运算在计算机内是以浮点数(floating point number)来表示的。
那些由于用户的非法数值计算或者所用计算机的限制所引起的错误称为floating point error。
1)非法运算:最简单的例子是使用Newton Raphson方法来求解f(x)=0的根时,如果执行第N次迭代时有,x=x(N),f’(x(N))=0,那么根据公式x(N+1)=x(N)-f(x(N))/ f’(x(N))进行下一次迭代时就会出现被0除的错误。
2)上溢或下溢:这种错误是数据太大或太小造成的,数据太大称为上溢,太小称为下溢。
这样的数据在计算机中不能被处理器的算术运算单元进行计算。
3)舍入错误:当对数据进行舍入时,一些重的数字会被丢失并且不可再恢复。
例如,如果对0.1进行舍入取整,得到的值为0,如果再对它又进行计算就会导致错误。
避免方法计算和迭代我认为设一个比较小的时间步长会比较好的。
或者改成小的欠松驰因子也会比较好。
从我的经验来看,我把欠松驰因子设为默认值的1/3;降低欠松驰因子或使用耦合隐式求解;改变欠松驰因子,如果是非稳态问题可能是时间步长太大;改善solver-control-limits 比例或许会有帮助;你需要降低Courant数;如果仍然有错误,不选择compute from初始化求解域,然后单击init。
再选择你想从哪个面初始化并迭代,这样应该会起作用。
另外一个原因可能是courant数太大,就样就是说两次迭代之间的时间步太大并且计算结果变化也较大(残差高)。
网格问题当我开始缩放网格时就会发生这个错误。
在Gambit中,所有的尺寸都是以mm 为单位,在fluent按scale按钮把它转换成m,然后迭代几百次时就会发生这种错误。
What Every Computer Scientist Should Know About Floating-Point Arithmetic
2550 Garcia Avenue Mountain View, CA 94043 U.S.A.
Part No: 800-7895-10 Revision A, June 1992
iii
Exception Handling. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . The Details . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Rounding Error . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Errors In Summation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Summary. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Acknowledgments . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Theorem 14 and Theorem 8 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
浮点数在内存中存储方式
浮点数在内存中的存储方式任何数据在内存中都是以二进制的形式存储的,例如一个short型数据1156,其二进制表示形式为00000100 。
则在Intel CPU架构的系统中,存放方式为(低地址单元) 00000100(高地址单元),因为Intel CPU的架构是小端模式。
但是对于浮点数在内存是如何存储的?目前所有的C/C++编译器都是采用IEEE所制定的标准浮点格式,即二进制科学表示法。
在二进制科学表示法中,S=M*2^N 主要由三部分构成:符号位+阶码(N)+尾数(M)。
对于float型数据,其二进制有32位,其中符号位1位,阶码8位,尾数23位;对于double型数据,其二进制为64位,符号位1位,阶码11位,尾数52位。
31 30-23 22-0float 符号位阶码尾数63 62-52 51-0double 符号位阶码尾数符号位:0表示正,1表示负阶码:这里阶码采用移码表示,对于float型数据其规定偏置量为127,阶码有正有负,对于8位二进制,则其表示范围为-128-127,double型规定为1023,其表示范围为-1024-1023。
比如对于float型数据,若阶码的真实值为2,则加上127后为129,其阶码表示形式为尾数:有效数字位,即部分二进制位(小数点后面的二进制位),因为规定M的整数部分恒为1,所以这个1就不进行存储了。
下面举例说明:float型数据转换为标准浮点格式125二进制表示形式为1111101,小数部分表示为二进制为1,则二进制表示为,由于规定尾数的整数部分恒为1,则表示为*2^6,阶码为6,加上127为133,则表示为,而对于尾数将整数部分1去掉,为1111011,在其后面补0使其位数达到23位,则为0000000000则其二进制表示形式为0 0000000000,则在内存中存放方式为:00000000 低地址0000000001000010 高地址而反过来若要根据二进制形式求算浮点数如0 0000000000由于符号为为0,则为正数。
数学建模 模糊数学方法
模糊数学方法1965年美国加利福尼亚大学控制论专家扎德(Zadeh L .A .)教授在《Information and Control 》杂志上发表了一篇开创性论文“Fuzzy Sets ”,这标志着模糊数学的诞生。
模糊数学是研究和处理模糊性现象的数学方法。
众所周知,经典数学是以精确性为特征的。
然而,与精确性相悖的模糊性并不完全是消极的、没有价值的。
甚至可以这样说,有时模糊性比精确性还要好。
例如,要你某时到某地去迎接一个“大胡子高个子长头发戴宽边黑色眼镜的中年男人”。
尽管这里只提供了一个精确信息——男人,而其他信息——大胡子、高个子、长头发、宽边黑色眼镜、中年等都是模糊概念,但是你只要将这些模糊概念经过头脑的综合分析判断,就可以接到这个人。
模糊数学在实际中的应用几乎涉及到国民经济的各个领域及部门,农业、林业、气象、环境、地质勘探、医学、经济管理等方面都有模糊数学的广泛而又成功的应用。
§1 模糊集的基本概念要想掌握模糊数学方法,必须先了解模糊集的基本概念,特别是隶属函数的建立方法。
1.1 模糊子集与隶属函数定义1 设U 是论域,称映射():[0,1]A x U →确定了一个U 上的模糊子集A ,映射()A x 称为A 的隶属函数,它表示x 对A 的隶属程度。
使()0.5A x =的点称为A 的过渡点,此点最具模糊性。
当映射()A x 只取0或1时,模糊子集A 就是经典子集,而()A x 就是它的特征函数。
可见经典子集就是模糊子集的特殊情形。
例 1 设论域123456{(140),(150),(160),(170),(180),(190)}U x x x x x x =(单位:cm )表示人的身高,那么U 上的一个模糊集“高个子”(A )的隶属函数()A x 可定义为140()190140x A x -=-,也可用Zadeh 表示法:12345600.20.40.60.81A x x x x x x =+++++, 上式仅表示U 中各元素属于模糊集A 的隶属度,不是普通分式与求和运算。
浮点运算 计算机组成原理
15
浮点乘法运算 Floating-Point Multiplication ④ 判断溢出 Check the Exponent Overflow or Underflow
计算机组成原理
Principles of Computer Organization
广义双语教学课程
青岛理工大学 校级精品课程
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第3章 运算方法和运算部件
(5)
Floating-point computation in a computer can run into three kinds of problems: An operation can be mathematically illegal, such as division by zero. An operation can be legal in principle, but not supported by the specific format, for example, calculating the square root of −1 or the inverse sine of 2 (both of which result in complex numbers). An operation can be legal in principle, but the result can be impossible to represent in the specified format, because the exponent is too large or too small to encode in the exponent field. Such an event is called an overflow (exponent too large) or underflow (exponent too small).
float.intbitstofloat实现方法-概述说明以及解释
float.intbitstofloat实现方法-概述说明以及解释1.引言概述部分可以介绍文章的主题以及背景信息,为读者提供一个全面的了解。
在这个具体的主题中,我们可以在概述中解释float和intbitstofloat 之间的关系,并简要概述本文的结构和目的。
以下是可能的内容:1.1 概述从计算机编程的角度来看,float和intbitstofloat是两个相关的概念。
Float是一种数据类型,用于表示浮点数(带有小数点的数字)。
而intbitstofloat则是一种方法或函数,用于将整数的位表达形式转换为相应的浮点数。
在计算机中,整数和浮点数是以不同的形式存储和处理的。
整数是以二进制位的形式表示,每个位都代表一个特定的数值。
而浮点数则采用了一种复杂的表示方式,包括符号位、指数位和尾数位等。
float和intbitstofloat之间的关系在于,intbitstofloat函数可以将整数的二进制位表示形式解析为相应的浮点数。
这对于某些特定的应用场景非常有用,例如在某些系统中,需要将整数转换为浮点数进行进一步的数值计算或分析。
本文旨在探讨float和intbitstofloat的关系,以及介绍一种实现方法。
接下来的章节将详细介绍float和intbitstofloat的背景和原理,并提供一种可行的实现方法。
通过以上的概述部分,读者可以对文章的主题和结构有一个清晰的概念,并且了解到float和intbitstofloat之间的关系。
1.2 文章结构本文将围绕如何实现float和intbitstofloat之间的转换方法展开讨论。
文章分为以下几个部分组成:1. 引言:介绍本文的背景和动机,概述将要讨论的内容。
通过引言部分,读者可以对本文的主题有一个整体的了解。
2. 正文:- 2.1 float和intbitstofloat的关系:首先,我们将介绍float和intbitstofloat之间的关系,解释为什么我们需要进行这种转换。
Floating Point Representation - Transforming Numerical …浮点表示法转换的数值…-PPT精选文档
5.7 41 50110.112 11 1 0.1012 12 05 11 1.1021 1 10 21
We have the representation as
001011101
Sign of the Sign of the
number
exponent
mantissa
. V ( a 1 ) s l 1 u m 2 e 2 e ' 127
13
Example#1
11010001010100000000000000000000
Sign
Biased
(s) Exponent (e’)
Mantissa (m)
Va l1 u s 1 e .m 2 2 e ' 127
e Actual range of
126e127
Special Exponents and Numbers
e 0
all zeros
e255 all ones
s
e
m Represents
0 all zeros all zeros
0
1 all zeros all zeros 0 all ones all zeros 1 all ones all zeros
Floating Point Representation
Major: All Engineering Majors
Authors: Autar Kaw, Matthew Emmons
Transforming Numerical Methods Education for STEM Undergraduates
1 .0 .. 0 0 .2 .2 1 ..2 2 6 .1 1 8 30 8
稀疏计算与稠密计算_概述说明以及解释
稀疏计算与稠密计算概述说明以及解释1. 引言1.1 概述稀疏计算和稠密计算是当前计算领域内广泛讨论的两个重要概念。
它们在不同领域中都具有重要的应用价值,并以不同的方式处理数据和计算任务。
稀疏计算基于稀疏数据集,即数据中只有少数非零元素,而稠密计算则处理密集型数据集,其中几乎所有元素均非零。
1.2 文章结构本文将分为六个部分进行阐述与讨论。
首先,在引言部分,我们将对稀疏计算和稠密计算进行概览,并解释它们在现实生活中的重要性。
接下来,第二部分将详细介绍稀疏计算和稠密计算的定义、特点以及它们之间的区别和联系。
第三部分将着重探讨稀疏计算技术及其在机器学习和图像处理领域的应用案例。
随后,第四部分将介绍常见的稠密计算模型和方法,并讨论在科学运筹优化和物理模拟等领域中的应用案例。
第五部分将比较两者之间的优缺点,并探讨二者的结合和互补性,同时预测稀疏计算和稠密计算在人工智能领域的未来发展趋势。
最后,在结论部分总结全文的内容,并展望稀疏计算和稠密计算的重要性及应用价值。
1.3 目的本文旨在介绍稀疏计算和稠密计算这两个关键概念,解释它们在不同领域中的应用,以及它们之间的关系。
通过对不同技术和方法的讨论,我们将评估它们各自的优缺点,并探究二者如何相互补充与结合。
此外,我们还将探索稀疏计算和稠密计算在人工智能领域的未来发展方向,并强调它们对于推动科学研究和技术进步的重要性。
通过阅读本文,读者将更好地了解稀疏计算和稠密计算,并认识到它们对现代计算领域所带来的深远影响。
2. 稀疏计算与稠密计算概述2.1 稀疏计算的定义和特点稀疏计算是一种在处理大规模数据时采用只关注数据中非零元素的方法。
在稀疏数据中,只有少量的元素是非零的,而其他元素都是零。
这些零值元素可以通过跳过它们来节省计算资源和存储空间。
稀疏计算的优势在于减少了不必要的计算开销,并且能够更快地处理大规模数据集。
2.2 稠密计算的定义和特点相比之下,稠密计算是对所有数据点进行操作和处理的一种方法。
带正负号整数10的2进位表示法
-314726800.45 = -31472.680045x104 = -3.1472680045x108 = -0.31472680045x109
2p.01
浮點表示法(floatingnotation) 浮點表示法(floating-point notation)
請再看底下的例子:
上面的等式都是成立的,但在電腦的儲存中,它必須有個統一的標準,此即 所謂正規化(normalization),亦即它必須使整數的部位為0,而小數點之後的 第一位不得為0。 現在請再看上數的各個等式,正規化的表示式該是0.11010110011011×210 × 因為它的整數部位是0,而小數點之後的第一位數為1。 如此在電腦中,它只要儲存它是正數 小數部位的值 多少次方 正數、小數部位的值 多少次方即可。 正數 小數部位的值及多少次方
00000000 00000001 / 01111101 01111110 01111111 10000000 10000001 10000010 10000011 10000100 / 11111110 11111111 6p.01
0 1 / +125 +126 +127 +128 +129 +130 +131 +132 / +254 +255
複習
帶正負號整數 進位表示法 帶正負號整數10的2進位表示法
帶符號大小
正數 (8bit) 完全相同 00000000 → +0 00000001 → +1 / 01111110 → +126 01111111 → +127 10000000 → -0 10000001 → -1 / 11111110 → -126 11111111 → -127
matlab half-precision floating-point 格式-概述说明以及解释
matlab half-precision floating-point 格式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述本文将介绍MATLAB中的半精度浮点数格式,即half-precision floating-point format。
浮点数是计算机中用来表示实数的一种方法,它可以包括整数部分和小数部分,并使用基数为2的科学计数法表示。
在MATLAB中,浮点数的表示对于科学计算和数值分析非常重要。
半精度浮点数格式是一种用来表示浮点数的数据类型,它在存储空间上比单精度浮点数格式更加紧凑。
在半精度浮点数格式中,一个数的表示由16个bit组成,其中1个bit用于表示符号位,5个bit用于表示指数部分,剩余的10个bit用于表示尾数部分。
相比于单精度浮点数格式,半精度浮点数格式可以表示更小范围的数,但是相应地失去了一定的精度。
本文将首先介绍MATLAB中浮点数的表示方式,然后详细介绍半精度浮点数格式的结构和表示方法。
对于半精度浮点数的应用范围和优缺点也将进行探讨。
最后,文章将对半精度浮点数格式进行总结,并给出相关的研究展望。
通过本文的阅读,读者将了解到MATLAB中浮点数的基本表示方法,以及半精度浮点数格式在科学计算和数值分析中的应用。
此外,读者还可以了解到半精度浮点数格式相较于其他浮点数格式的特点和限制,并对其进一步研究和应用有一定的指导和启示。
1.2 文章结构1.3 目的本文的目的是介绍和探讨MATLAB中半精度浮点数格式的特点和应用。
首先,我们将对MATLAB中浮点数的表示方法进行简要概述,以便读者对其有一个基本的了解。
然后,我们将重点介绍半精度浮点数格式,包括其在计算机编程中的优势和限制。
通过深入了解半精度浮点数的特点,读者将能够更好地理解其在实际应用中的作用和适用范围。
在本文中,我们将详细讨论半精度浮点数的应用领域和实际案例。
我们将探讨使用半精度浮点数在MATLAB中进行数值计算的优势和效果,并通过实例演示它们在科学计算、机器学习、图像处理等领域的应用。
浮点数计算bn层流程
浮点数计算bn层流程## English Answer:### Problem:Floating-point computation of batch normalization (BN) layer.### Requirements:1. Explain the process of floating-point computationfor a batch normalization (BN) layer.2. Provide a detailed explanation of how each step is performed using floating-point arithmetic.3. Discuss any potential issues or limitations of using floating-point computation for BN.4. Provide sample code in Python or another programminglanguage to demonstrate the process.### Response:Batch Normalization.Batch normalization (BN) is a technique used in deep learning to normalize the inputs to a neural network layer by subtracting the mean and dividing by the standard deviation. This helps to stabilize the training process and improve the accuracy of the model.Floating-Point Computation for BN.Floating-point computation is used to perform the calculations in BN because it can represent a wide range of values with high precision. The following steps describe the process of floating-point computation for BN:1. Calculate the mean and standard deviation.The mean and standard deviation of the input data arecalculated using the following formulas:mean = sum(x) / n.std = sqrt(sum((x mean) ^ 2) / (n 1))。
FOR FLOATING POINT ADDITION
INPUT A
INPUT B
MAGNITUDE ADDER / SUBTRACTOR
LOP
MAGNITUDE ADDER / SUBTRACTOR
LOD
shift coding SHIFTER
SHIFTER
shift coding
RESULT
RESULT
a)
b)
Figure 1: Magnitude Addition and Normalization for a Floating-point Adder Unit. a massive left shift. This step requires the logic necessary to detect the position of the most-signi cand one of the result, the coding of the normalization shift and a shifter to normalize the result. Therefore, it is signi cant in the overall latency. The direct way to perform the normalization is illustrated in Figure 1a. In this case, once the result of the addition has been computed, the Leading{one detector (LOD) counts and codes the number of leading zeros and then the result is left shifted. However, this procedure can be too slow, since it is necessary to wait until the result is computed to determine the normalization shift. Alternatively, as shown in Figure 1b, the normalization shift can be determined in parallel with the signi cands addition. The Leading{one predictor (LOP) anticipates the amount of the shift for normalization from the input operands. Once the result of the addition is obtained, the normalization shift can be performed since the amount of shift has been already determined. As mentioned, this approach has been used in some recent oating{point adders. Several LOPs 2 have been recently proposed in the literature 1, 8, 10]. The two rst ones perform the anticipation for unknown relative magnitudes of the adder operands A and B, whereas the third is for the case in which it is known which of the magnitudes is larger. For this latter scheme to be possible, a comparison of the magnitudes has to be performed, as shown in Figure 2. Since the result of the subtraction in this case is positive, the adder is simpler. Moreover, the comparison is performed in parallel with
float_double_角度计算__概述说明以及解释
float double 角度计算概述说明以及解释1. 引言:1.1 概述本文将介绍float和double数据类型以及其在角度计算中的应用。
float和double是两种常见的浮点数数据类型,用于存储具有小数部分的数值。
在计算机科学中,角度计算是一个重要而常见的需求。
角度可以用来描述物体的方向、位置以及运动状态等。
因此,深入理解float和double数据类型在角度计算中的应用是非常有必要和有益的。
1.2 文章结构本文章共分为五个主要部分。
第一部分为引言部分,概述了整篇文章的目标和结构安排。
第二部分讲解了float和double数据类型的概述,包括它们各自的特点和应用场景等。
第三部分介绍了角度计算方法,包括弧度与角度之间的转换关系以及常见的角度计算公式等内容。
第四部分着重分析了float和double在角度计算中的应用案例,并对两者进行对比与优劣势评估。
最后一部分总结全文,并归纳总结了float、double和角度计算在实际应用中的重要性。
1.3 目的通过本文对float、double以及角度计算进行全面深入地探讨,旨在帮助读者了解和熟悉这两种常见的数据类型,并理解它们在角度计算中的应用。
通过对比分析,读者将能够清楚地认识到使用不同数据类型所涉及的差异与影响。
此外,本文还旨在凸显角度计算的重要性,并提供一些实际应用案例以供参考。
希望本文能够使读者更加深入地理解和应用float、double以及角度计算相关知识,并为实际开发工作提供指导和启示。
2. float与double的概述2.1 float数据类型在计算机中,float是一种用于表示单精度浮点数的数据类型。
它占用4个字节(32位),可以存储大约7位有效数字,并能够表示较小的数值范围。
浮点数是一种带有小数部分的数值类型,在科学计算、图形处理和物理模拟等领域广泛应用。
2.2 double数据类型与float类似,double也是一种浮点数数据类型,但它占用8个字节(64位),具有更高的精度和更大的数值范围。
浮动水平算法
浮动水平算法
浮动水平算法(Floating Point Arithmetic)是一种计算机中处理实数运算的方法。
它基于科学计数法表示实数,将实数表示为:符号位(S)、指数位(E)和尾数位(M)。
其中,S表示正负号,E表示指数,M表示尾数。
浮点数的精度取决于指数的位数和尾数的位数。
通常情况下,常用的浮点数包括单精度浮点数(32位)和双精度浮点数(64位)。
单精度浮点数的指数位包含8位,尾数位包含23位;而双精度浮点数的指数位包含11位,尾数位包含52位。
浮点数的运算包括加、减、乘、除、开方等,它们都遵循类似于科学计数法的方法进行运算,即先将指数位对齐,再进行尾数的加、减、乘、除等运算,最后根据运算结果调整指数位,以保证结果的正确性和精度。
由于浮点数的精度有限,因此在进行浮点数运算时,需要注意舍入误差、精度损失等问题,以获得正确的结果。
浮点数结构详解
浮点数结构详解附录DWhat Every Computer ScientistShould Know About Floating-PointArithmetic注–本附录是对论文《What Every Computer Scientist Should Know About Floating-Point Arithmetic》(作者:David Goldberg,发表于1991 年3 月号的《ComputingSurveys》)进行编辑之后的重印版本。
版权所有1991,Association for ComputingMachinery, Inc.,经许可重印。
D.1摘要许多人认为浮点运算是一个深奥的主题。
这相当令人吃惊,因为浮点在计算机系统中是普遍存在的。
几乎每种语言都有浮点数据类型;从 PC 到超级计算机都有浮点加速器;多数编译器可随时进行编译浮点算法;而且实际上,每种操作系统都必须对浮点异常(如溢出)作出响应。
本文将为您提供一个教程,涉及的方面包含对计算机系统设计人员产生直接影响的浮点运算信息。
它首先介绍有关浮点表示和舍入误差的背景知识,然后讨论IEEE 浮点标准,最后列举了许多示例来说明计算机生成器如何更好地支持浮点。
类别和主题描述符:(主要)C.0 [计算机系统组织]:概论—指令集设计;D.3.4 [程序设计语言]:处理器—编译器,优化;G.1.0 [数值分析]:概论—计算机运算,错误分析,数值算法(次要)D.2.1 [软件工程]:要求/规范—语言;D.3.4 程序设计语言]:正式定义和理论—语义;D.4.1 操作系统]:进程管理—同步。
一般术语:算法,设计,语言其他关键字/词:非规格化数值,异常,浮点,浮点标准,渐进下溢,保护数位,NaN,溢出,相对误差、舍入误差,舍入模式,ulp,下溢。
D-1D.2简介计算机系统的生成器经常需要有关浮点运算的信息。
但是,有关这方面的详细信息来源非常少。
non-scaled floating point model -回复
non-scaled floating point model -回复什么是[nonscaled floating point model]? 如何使用它?它对计算机系统有什么影响?本文将逐步回答这些问题,并探讨非标度浮点模型在计算机科学中的重要性。
首先,我们来定义一下什么是[nonscaled floating point model]。
在计算机科学中,浮点数是一种用于表示实数的数据类型。
在[nonscaled floating point model]中,浮点数的表示与传统的固定点表示不同。
在固定点表示中,我们设定了一个固定的小数点位置,然后使用有限数量的位数来表示整数和小数部分。
而在浮点数中,小数点的位置是可变的,这样可以更灵活地表示各种大小和精度的实数。
[nonscaled floating point model]中的浮点数通常由三个部分组成:符号位、尾数和指数。
符号位用于表示数的正负,尾数用于表示数的尾数部分,指数用于表示数的指数部分。
通过调整尾数和指数的值,我们可以使用浮点数表示非常大或非常小的实数,同时还能保持一定的精度。
那么,如何使用[nonscaled floating point model]呢?在计算机系统中,通常使用硬件或软件实现浮点运算。
硬件实现可以使用专门的浮点单元来执行浮点运算,而软件实现则是通过编写浮点运算的算法和函数来实现。
无论是硬件还是软件实现,都需要遵循[nonscaled floating point model]的规范来进行计算。
[nonscaled floating point model]对计算机系统有着重要的影响。
首先,它使得计算机可以处理更广泛的实数范围。
在固定点表示中,存在表示非常大或非常小实数的限制,而使用浮点数可以解决这个问题。
其次,使用浮点数能够提供更高的精度。
在固定点表示中,由于小数点的位置是固定的,可能存在精度损失的问题。
而浮点数可以通过调整尾数和指数的位数来提供更高的精度,可以满足更多应用的需求。
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Alexander Serebrenik ∗
Danny De Schreye
Department of Computer Science, K.U. Leuven Celestijnenlaan 200A, B-3001, Heverlee, Belgium (danny.deschreye@cs.kuleuven.ac.be) Abstract. Numerical computations form an essential part of almost any real-world program. Traditional approaches to termination of logic programs are restricted to domains isomorphic to (N, >), more recent works study termination of integer computations where the lack of well-foundness of the integers has to be taken into account. Termination of computations involving floating point numbers can be counter-intuitive due to rounding errors and implementation conventions. We present a novel technique that allows us to prove termination of such computations. Our approach extends the previous work on termination of integer computations. Keywords: termination analysis, floating point,numerical computation ACM Classification: D.1.6, D.2.4, F.3.2, G.1.0
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paper.tex; 30/03/2005; 11:34; p.1
2
Alexander Serebrenik and Danny De Schቤተ መጻሕፍቲ ባይዱeye
report (United States General Accounting Office, 1992) attributed this to a simple “numerical bug”: a truncating error during multiplication. In fact, the error comes from taking the difference of two clocks. The small relative error on both clocks gives an absolute error on their difference when time increases. A more detailed explanation can be found in (Skeel, 1992; United States General Accounting Office, 1992; Goubault, 2001; Cousot and Cousot, 2001). In our context, it should be noted that using floating point numbers instead of real numbers can change the termination behaviour of a program. EXAMPLE 1. Consider the following programs. (P1 ) p(X ) ← X > 0, Y is X ∗ 0.25, p(Y ). (P2 ) q(X ) ← X > 0, Y is X ∗ 0.75, q(Y ). (P3 ) r(X ) ← X > 0, Y is X − 0.25, r(Y ). If the numbers considered were real numbers, p(1) and q(1) would not terminate with respect to P1 and P2 , respectively, while r(1) would terminate with respect to P3 . However, computers do not work with reals numbers, but with finite precision floating point numbers, and computations are imprecise due to rounding. For example, SICStus (2004) rounds 2 52 − 0.25 to 252 , resulting in non-termination of r(252 ) with respect to P3 . Despite the similarity between P1 and P2 the termination behaviour of p(1) and q(1) with respect to the programs is completely different. That is, p(1) terminates with respect to P1 and q(1) may not terminate with respect to P2 . The reason is that if rounding is done to the nearest finitely representable value, then for some t, t ∗ 0.75 can be rounded upwards to t. In other words, for this t computing the product and performing the rounding leads to exactly the same value t. On the other hand, for all s, s ∗ 0.25 can never be rounded to s, since 0 is always closer to s ∗ 0.25 than s. The rounding to the nearest policy is the default rounding policy. However, a user can specify that the rounding be done, for example, toward zero. In that case, both p(1) terminates with respect to P1 and q(1) terminates with respect to P2 . 2 Example 1 shows that termination depends on the domain of the computation. However, in the early days of computing, the domain of the floating point numbers was completely dependent on the actual implementation, making the analysis almost impossible. To solve this problem, a number of international standards (ISO/IEC 10967 Committee, 1994; IEEE Standards Committee 754, 1985) were suggested (see also (Goldberg, 1991) for an introduction to floating point computations). As the following example hints, the existing situation, discussed in Section 2.3, is still not free from anomalies.
This research has been carried out during the first author’s stay at the Department of ´ Computer Science, K.U. Leuven, Belgium and STIX, Ecole Polytechnique, France. c 2005 Kluwer Academic Publishers. Printed in the Netherlands.
Termination of Floating Point Computations
Department of Mathematics and Computer Science, TU Eindhoven P.O. Box 513, 5600 MB Eindhoven, The Netherlands (a.serebrenik@tue.nl)
1. Introduction Numerical computations form an essential part of almost any real-world program. Clearly, in order for a termination analyser to be of practical use it should contain a mechanism for proving termination of such computations. However, this topic attracted relatively little attention of the research community. Moreover, it is well-known that if computations involving real numbers are considered, the actually observed behaviour does not necessarily coincide with the intuitively expected one. The reason for the counter-intuitive behaviour of the computations based on “real numbers” in practice is that real numbers represented by computers are not mathematical objects, but their floating-point approximations. The problem of regarding floating point numbers as real ones and disregarding the rounding errors is not very wellknown to programmers of non-scientific codes, but it may have serious and even tragic consequences, as the following example illustrates. On February 25, 1991, during the Gulf war, a Patriot anti-missile missed a Scud in Dhahran and crashed on American barracks, killing 28 soldiers. The official enquiry