定點數的表示

計算機中常用的數據表示格式有兩種,一是定點格式,二是浮點格式。所謂定點數和浮點數,是指在計算機中一個數的小數點的位置是固定的還是浮動的:如果一個數中小數點的位置是固定的,則爲定點數;如果一個數中小數點的位置是浮動的,則爲浮點數。一般來說,定點格式可表示的數值的範圍有限,但要求的處理硬件比較簡單。而浮點格式可表示的數值的範圍很大,但要求的處理硬件比較複雜。

採用定點數表示法的計算機稱爲定點計算機,採用浮點數表示法的計算機稱爲浮點計算機。定點機在使用上不夠方便,但其構造簡單,造價低,一般微型機和單片機大多采用定點數的表示方法。浮點機可表示的數的範圍比定點機大得多,使用也比較方便,但是比定點機複雜,造價高,在相同的條件下浮點運算比定點運算速度慢。目前,一般大、中型計算機及高檔微型機都採用浮點表示法,或同時具有定點和浮點兩種表示方法。

所謂定點格式,即約定機器中所有數據的小數點位置是固定不變的。通常將定點數據表示成純小數或純整數。爲了將數表示成純小數,通常把小數點固定在數值部分的最高位之前;而爲了把數表示成純整數,則把小數點固定在數值部分的最後面,如圖2-1所示。

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圖中所標示的小數點“.”,在機器中是不表示出來的,而是事先約定在固定的位置。對於一臺計算機,一旦確定了小數點的位置就不再改變。

對純小數進行運算時,要用適當的比例因子進行折算,以免產生溢出,或過多損失精度。

假設用一個n位字來表示一個定點數x= x0 x1 x2 … xn-1,其中一位x0用來表示數的符號位,其餘位數代表它的量值。爲了對所有n位進行統一處理,符號位x0通常放在最左位置,並用數值0和1分別代表正號和負號。對於任意定點數x= x0 x1 x2 … xn-1,如果x表示的是純小數,那麼小數點位於x0和x1之間,數的表示範圍爲:0≤|x|≤1-2-(n-1);如果x 表示的是純整數,則小數點位於最低位xn-1的右邊,數的表示範圍爲:0≤|x|≤2n-1-1。

目前計算機中大多采用定點純整數表示,因此將定點數表示的運算簡稱爲整數運算。


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