浮点数加减运算
如果一个二进制浮点数的尾数的绝对值小于1并且大于等于0.5,(1>|尾数|≥0.5),那么这个二进制浮点数就是一个规格化的浮点数。
用二进制补码表示1个规格化的浮点数,并且规格化的浮点数的尾数只有一个符号位时:
规格化的浮点数的尾数是正数时应该是0 . 1 X X X X X X X X X ……的形式
(0表示符号位,X表示0或1中的任意一个数值)
规格化的浮点数的尾数是负数时应该是1 . 0 X X X X X X X X X ……的形式
(1表示符号位,X表示0或1中的任意一个数值)
用二进制补码表示1个规格化的浮点数,并且规格化的浮点数的尾数只有两个符号位时:
规格化的浮点数的尾数是正数时应该是00 . 1 X X X X X X X X X ……的形式
(00表示符号位,X表示0或1中的任意一个数值)
规格化的浮点数的尾数是负数时应该是11 . 0 X X X X X X X X X ……的形式
加减符号(11表示符号位,X表示0或1中的任意一个数值)
两个浮点数加减法的计算结果必须规格化,如果不是规格化的数,则要通过修改阶码并同时左移或者右移尾数,使其变为规格化的数。
[例] x=2010×0.11011011,y=2100×-0.10101100,浮点数均以补码表示,阶码采用双符号位,尾数采用单符号位。求x+y 。
答:
(步骤1)转换成题目中要求的浮点数格式:
浮点数x=2010×0.11011011的阶码是+010,尾数是+0.11011011
浮点数均以补码表示,所以阶码以补码表示,并且阶码采用双符号位,
[x]浮的阶码=00010(00是两个符号位)
浮点数均以补码表示,所以尾数以补码表示,并且尾数采用单符号位,
[x]浮的尾数=0.11011011(0是1个符号位)
浮点数y=2100×-0.10101100的阶码是+100,尾数是- 0.10101100
浮点数均以补码表示,所以阶码以补码表示,并且阶码采用双符号位,
[y]浮的阶码=00100(00是两个符号位)
浮点数均以补码表示,所以尾数以补码表示,并且尾数采用单符号位,
[y]浮的尾数=1.01010100(1是1个符号位)
(y=2100×-0.10101100中10101100先取反变为01010011,再加1后变为01010100)
[x]浮=00010, 0.11011011;
[y]浮=00100, 1.01010100;
(步骤2)阶数对齐:
x的阶码是+2(二进制00010),y的阶码是+4(二进制00100),阶码小的向阶码大的数对齐, x的阶码向y的阶码对齐。
x的阶码加2,从00010变成00100 ,此时x的阶码与y的阶码相等。
[x]浮尾数0.11011011右移两位(小数点不动,左边添加两个符号位,因为x的尾数是正数,所以添加的两个符号位是0),
[x]浮尾数变为0.00110110(11)
0.11011011(右移两位,小数点不动,左边添加两个符号位)
0.00110110(11)
因为x的阶码与y的阶码相等,都是00010,所以把x的尾数与y的尾数相加。
(步骤3)尾数相加
0. 00 1 1 0 1 1 0 (11)
+1. 0 1 0 1 0 1 0 0
————————————————
1. 1 0 0 0 1 0 1 0 (11)
注意:
因为y的尾数没有对应的位数,所以(11)直接落下来进入结果;
x尾数的符号位0与y尾数的符号位1同样参与到加法运算。
(步骤4)判断计算结果是否溢出:
当计算结果的尾数只有一个符号位时,符号位与小数点后第一位相等,则没有溢出;如果符号位与小数点后第一位不等,则产生溢出。
一旦发生溢出,计算结果的尾数右移一位,同时阶码加一。
本题中计算结果的尾数是1. 1 0 0 0 1 0 1 0 (11),其中符号位是1,小数点后第一位是1 ,二者相等,没有溢出。
(步骤5)判断计算结果是否满足规格化:
用二进制补码表示1个规格化的浮点数,并且规格化的浮点数的尾数只有一个符号位时:
规格化的浮点数的尾数是正数时应该是0 . 1 X X X X X X X X X ……的形式
(0表示符号位,X表示0或1中的任意一个数值)
规格化的浮点数的尾数是负数时应该是1 . 0 X X X X X X X X X ……的形式
(1表示符号位,X表示0或1中的任意一个数值)
本题中计算结果的尾数是1. 1 0 0 0 1 0 1 0 (11),不满足规格化的浮点数的尾数是负数时应该是1 . 0 X X X X X X X X X ……的形式,因此不是规格化的浮点数。
为了规格化,本题中计算结果的尾数是1. 1 0 0 0 1 0 1 0 (11),左移1位,同时阶码减一。(只能左移,而且左移1位就可以了)
原来的计算结果
[x+y]浮=00100, 1. 1 0 0 0 1 0 1 0 (11);
规格化后(尾数左移1位,小数点不动,右边添加一个0;同时阶码减一)
[x+y]浮=00011, 1 . 0 0 0 1 0 1 0 1 (10);
尾数1 . 0 0 0 1 0 1 0 1,满足规格化的浮点数的尾数是负数时应该是1 . 0 X X X X X X X X X ……的形式,因此是规格化的浮点数。
(步骤6)计算结果舍入处理
就近舍入(0舍1入) 法:
类似”四舍五入”,丢弃的最高位为1,进1;本题丢弃的是(10),最高位为1,所以向上进1位
则有
1 . 0 0 0 1 0 1 0 1
+        1
────────────────
1. 0 0 0 1 0 1 1 0
结果为[x+y] 浮=00011, 1 . 0 0 0 1 0 1 1 0;
直接舍弃法:
本题 (10)被直接舍弃。结果为[x+y] 浮=00011, 1 . 0 0 0 1 0 1 0 1;
[例] x =83,y=165,用变形补码计算x+y ,并指出
结果是否溢出。
答:
(步骤1)转换成题目中要求的浮点数格式:
x=8
3=(3)10×2-3=(11)2×2-3=(0.11)2×2-1 y=16
5=(5)10×2-4=(101)2×2-4=(0.101)2×2-1  ( )10表示十进制数,( )2表示二进制数。
浮点数x=(0.11)2×2-1的阶码是-1,尾数是+0.11。变形补码要求本题中阶码采用补码形式并且两个符号位;尾数采用补码形式并且两个符号位。
[x]浮的阶码=11111(11是两个符号位;1对应二进制是001,001取反后是110,110
再加1变成111)
[x]浮的尾数=00.11000000(00是两个符号位;题目没写尾数几位,自己假定尾数10位)
浮点数y=(0.101)2×2-1的阶码是-1,尾数是+0.101。
[y]浮的阶码=11111(11是两个符号位;1对应二进制是001,001取反后是110,110再加1变成111)
[y]浮的尾数=00.10100000(00是两个符号位;题目没写尾数几位,自己假定尾数10位)
[x]浮=11111, 00.11000000;
[y]浮=11111, 00.10100000;
(步骤2)阶数对齐:
x的阶码是-1(二进制11111),y的阶码是-1(二进制11111)
因为x的阶码与y的阶码相等,都是11111,所以不用移位处理,直接把x的尾数与y 的尾数相加。
(步骤3)尾数相加
00.11000000
+00.10100000
———————————————
01.01100000
注意:
x尾数的符号位00与y尾数的符号位00同样参与到加法运算。
(步骤4)判断计算结果是否溢出:
当计算结果的尾数有两个符号位时,两个符号位相等,则没有溢出;如果两个符号位不等,则产生溢出。一旦发生溢出,计算结果的尾数右移一位,同时阶码加一。

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