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  • 寄存器转换浮点数
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    2018-04-16 17:49:05

    寄存器

    AVX浮点体系结构允许数据存储在16个YMM寄存器中

    2551270
    %ymm0%xmm01st FP arg.返回值
    %ymm1%xmm12nd FP参数
    %ymm2%xmm23rd FP参数
    %ymm3%xmm34th FP参数
    %ymm4%xmm45th FP参数
    %ymm5%xmm56th FP参数
    %ymm6%xmm67th FP参数
    %ymm7%xmm78th FP参数
    %ymm8%xmm8调用者保存
    %ymm9%xmm9调用者保存
    %ymm10%xmm10调用者保存
    %ymm11%xmm11调用者保存
    %ymm12%xmm12调用者保存
    %ymm13%xmm13调用者保存
    %ymm14%xmm14调用者保存
    %ymm15%xmm15调用者保存

    媒体寄存器。这些寄存器用于存放浮点数据。每个YMM寄存器保存32个字节。低16字节可以作为XMM寄存器来访问

    浮点传送和转换操作

    指令目的描述
    vmovssM32X传送单精度数
    vmovssXM32传送单精度数
    vmovsdM64X传送双精度数
    vmovsdXM64传送双精度数
    vmovapsXX传送对齐的封装好的单精度数
    vmovapdXX传送对齐的封装好的双精度数

    浮点传送指令。这些操作在内存和寄存器之间以及一对寄存器之间传送值(X:XMM寄存器(例如%xmm3);M32:32位内存范围;M64:64位内存范围)

    指令目的描述
    vcvttss2siX/M32R32用截断的方法把单精度数转换成整数
    vcvttsd2siX/M64R32用截断的方法把双精度数转换成整数
    vcvttss2siqX/M32R64用截断的方法把单精度数转换成四字整数
    vcvttsd2siqX/M64R64用截断的方法把双精度数转换成四字整数

    双操作数浮点转换指令。这些操作将浮点数转换成整数(X:XMM寄存器(例如%xmm3); R32:32位通用寄存器(例如%eax);R64:64位通用寄存器(例如%rax);M32:32位内存范围;M64:64位内存范围)

    指令源1源2目的描述
    vcvtsi2ssM32/R32XX把整数转换成单精度数
    vcvtsi2sdM32/R32XX把整数转换成双精度数
    vcvtsi2ssqM64/R64XX把四字整数转换成单精度数
    vcvtsi2sdqM64/R64XX把四字整数转换成双精度数

    三操作数浮点转换指令。这些操作将第一个源的数据类型转换成目的数据类型。第二个源值对结果的低位字节没有影响(X:XMM寄存器(例如%xmm3);M32:32位内存范围;M64:64位内存范围)

    gcc实现单精度与双精度的转换需要单独说明(就不具体解释了)

    Conversion from single to double precision
    vunpcklps %xmm0, %xmm0, %xmm0   Replicate first vector element
    vcvtps2pd %xmm0, %xmm0          Convert two vector elements to double
    Conversion from double to single precision
    vmovddup %xmm0, %xmm0            Replicate first vector element
    vcvtpd2psx %xmm0, %xmm0          Convert two vector elements to single

    运算操作

    标量avx2浮点指令。每条指令有一个(S1)或两个(S1,S2)源操作数,和一个目的操作数。第一个源操作数S1可以是一个XMM寄存器或一个内存位置。第二个源操作数和目的操作数都必须是XMM寄存器。每个操作都有一条针对单精度的指令和一条针对双精度的指令。结果存放在目的寄存器中。

    单精度双精度效果描述
    vaddssvaddsdD<—S2+S1浮点数加
    vsubssvsubsdD<—S2-S1浮点数减
    vmulssvmulsdD<—S2xS1浮点数乘
    vdivssvdivsdD<—S2/S1浮点数除
    vmaxssvmaxsdD<—max(S2,S1)浮点数最大值
    vminssvminsdD<—min(S2,S1)浮点数最小值
    sqrtsssqrtsdD<— 2 2 浮点数平方根

    位级操作

    单精度双精度效果描述
    vxorpsvorpdD<—S2^S1位级异或(EXCLUSIVE–OR)
    vandpsandpdD<—S2&S1位级与(AND)

    对封装数据的位级操作(这些指令对一个XMM寄存器中的所有128位进行布尔操作)

    比较操作

    指令基于描述
    ucomiss S1,S2S2-S1比较单精度值
    ucomisd S1,S2S2-S1比较双精度值

    参数S2必须在XMM寄存器中,而S1可以在XMM寄存器中,也可以在内存中

    条件码的设置如下:

    顺序S2:S1CFZFPF(奇偶标志位)
    无序的(NaN)111
    S2 < S1100
    S2 = S1010
    S2 > S1000
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    2021-12-03 11:16:45
    当其他类型数据压入数据寄存器时,PFU自动转换成扩展精度;相反,数据寄存器的数据取出时,系统也会自动转换成要求的数据类型。 8个浮点数据寄存器组成首尾相接的堆栈,当前栈顶ST(0)指向的FPRx由状态寄存器中TOP...

    浮点执行环境的寄存器主要是8个通用数据寄存器和几个专用寄存器,它们是状态寄存器、控制寄存器、标记寄存器等

    FPU: 8个80位浮点寄存器(数据),16位状态寄存器,16位控制寄存器,16位标识寄存器。

    8个浮点数据寄存器(FPU Data Register),编号FPR0 ~ FPR7。每个浮点寄存器都是80位的,以扩展精度格式存储数据。

    当其他类型数据压入数据寄存器时,PFU自动转换成扩展精度;相反,数据寄存器的数据取出时,系统也会自动转换成要求的数据类型。

      8个浮点数据寄存器组成首尾相接的堆栈,当前栈顶ST(0)指向的FPRx由状态寄存器中TOP字段指明。数据寄存器不采用随机存取,而是按照“后进先出”的堆栈原则工作,并且首尾循环。

    向数据寄存器传送(Load)数据时就是入栈,堆栈指针TOP先减1,再将数据压入栈顶寄存器;

    从数据寄存器取出(Store)数据时就是出栈,先将栈顶寄存器数据弹出,再修改堆栈指针使TOP加1。

    浮点寄存器栈还有首尾循环相连的特点。例如,若当前栈顶TOP=0(即ST(0) = PFR0),那么,入栈操作后就使TOP=7(即使ST(0) = PFR7),数据被压入PFR7。所以,浮点数据寄存器常常被称为浮点数据栈。

    为了表明浮点数据寄存器中数据的性质,对应每个FPR寄存器,都有一个2位的标记(Tag)位,这8个标记tag0 ~ tag7组成一个16位的标记寄存器。

     在计算机中,实数的浮点格式(Floating-Point Format)所示,分成指数、有效数字和符号位三个部分。

    ·  符号(Sign)——表示数据的正负,在最高有效位(MSB)。负数的符号位为1,正数的符号为0。

    ·  指数(Exponent)——也被称为阶码,表示数据以2为底的幂。指数采用偏移码(Biased Exponent)表示,恒为整数。

    ·  有效数字(Significand)——表示数据的有效数字,反映数据的精度。有效数字一般采用规格化(Normalized)形式,是一个纯小数,所以也被称为尾数(Mantissa)、小数或分数(Fraction)。

    80x87支持三种浮点数据类型:单精度、双精度和扩展精度;它们的长度依次为32、64和80位,即4、8和10个字节;它们遵循美国IEEE(电子电气工程师协会)定义的国际标准浮点格式。

    ·  单精度浮点数(32位短实数)——由1位符号、8位指数、23位有效数组成。

    ·  双精度浮点数(64位长实数)——由1位符号、11位指数、52位有效数组成。

    ·  扩展精度浮点数(80位临时实数)——由1位符号、15位指数、64位有效数组成。很多计算机中并没有80位扩展精度这种数据类型,80x87 FPU主要在内部使用它存贮中间结果,以保证最终数值的精度。

    浮点处理单元FPU具有自己的指令系统,共有几十种浮点指令,可以分成传送、算术运算、超越函数、比较、FPU控制等类。浮点指令归属于ESC指令,其前5位的操作码都是11011b,它的指令助记符均以F开头。

    1. 浮点传送类指令

        浮点数据传送指令完成主存与栈顶st(0)、数据寄存器st(i)与栈顶之间的浮点格式数据的传送。浮点数据寄存器是一个首尾相接的堆栈,所以它的数据传送实际上是对堆栈的操作,有些要改变堆栈指针TOP,即修改当前栈顶。

    2. 算术运算类指令

        这类浮点指令实现浮点数、16/32位整数的加、减、乘、除运算,它们支持的寻址方式相同。这组指令还包括有关算术运算的指令,例如求绝对值、取整等。

    3. 超越函数类指令

        浮点指令集中包含有进行三角函数、指数和对数运算的指令。

    4. 浮点比较类指令

        浮点比较指令比较栈顶数据与指定的源操作数,比较结果通过浮点状态寄存器反映。

    5. FPU控制类指令

        FPU控制类指令用于控制和检测浮点处理单元FPU的状态及操作方式。

    采用浮点指令的汇编语言程序格式,与整数指令源程序格式是类似的,但有以下几点需要注意:

    ·  使用FPU选择伪指令

          由于汇编程序MASM默认只识别8086指令,所以要加上.8087 / .287 / .387等伪指令选择汇编浮点指令;有时,还要加上相应的.238/.386等伪指令。

    ·  定义浮点数据

          我们知道,数据定义伪指令dd(dword) / dq(qword) / dt(tbyte)依次说明32/64/80位数据;它们可以用于定义单精度、双精度和扩展精度浮点数。为了区别于整数定义,MASM 6.11建议采用REAL4、REAL8、REAL10定义单、双、扩展精度浮点数,但不能出现纯整数(其实,整数后面补个小数点就可以了)。相应的数据属性依次是dword、qword、tbyte。另外,实常数可以用E表示10的幂。

    ·  初始化浮点处理单元

          每当执行一个新的浮点程序时,第一条指令都应该是初始化FPU的指令finit。该指令清除浮点数据寄存器栈和异常,为程序提供一个“干净”的初始状态。否则,遗留在浮点寄存器栈中的数据可能会产生堆栈溢出。另一方面,浮点指令程序段结束,也最好清空浮点数据寄存器。

    FPU有8个独立的、可寻址的80位数据寄存器R0-R7,如下图所示,这些寄存器合称为寄存器栈。FPU 状态字中名为 TOP 的一个 3 位字段给出了当前处于栈顶的寄存器编号。例如,在下图中,TOP 等于二进制数 011,这表示现在栈顶为 R3。在编写浮点指令时,这个位置也称为 ST(0)(或简写为 ST)。最后一个寄存器为 ST(7)。
    在这里插入图片描述

    如果加载到堆栈的数值覆盖了寄存器栈内原有的数据,就会产生一个浮点异常 

    注意:

    • ST(0)总表示栈顶

    常用汇编浮点操作指令_go0dStudy的博客-CSDN博客https://blog.csdn.net/qq_41683305/article/details/104210454

    展开全文
  • 浮点数保存的字节格式如下: 地址 +0 +1 +2 +3 内容 SEEE EEEE EMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM 这里S 代表符号位,1是负,0是正 E 偏移127的幂,二进制阶码=(EEEEEEEE)-127。 M 24位的尾数保存在23位中,只...

    浮点数保存的字节格式如下:

    地址 +0 +1 +2 +3
    内容 SEEE EEEE EMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM
    

    这里S 代表符号位,1是负,0是正
    E 偏移127的幂,二进制阶码=(EEEEEEEE)-127。
    M 24位的尾数保存在23位中,只存储23位,最高位固定为1。此方法用最较少的位数实现了较高的有效位数,提高了精度。
    零是一个特定值,幂是0 尾数也是0。

    浮点数-12.5作为一个十六进制数0xC1480000保存在存储区中,这个值如下:
    地址 +0 +1 +2 +3
    内容0xC1 0x48 0x00 0x00
    浮点数和十六进制等效保存值之间的转换相当简单。下面的例子说明上面的值-12.5如何转换。
    浮点保存值不是一个直接的格式,要转换为一个浮点数,位必须按上面的浮点数保存格式表所列的那样分开,例如:

    地址 +0 +1 +2 +3
    格式 SEEE EEEE EMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM
    二进制 11000001 01001000 00000000 00000000
    十六进制 C1 48 00 00
    

    从这个例子可以得到下面的信息:
    符号位是1 表示一个负数
    幂是二进制10000010或十进制130,130减去127是3,就是实际的幂。
    尾数是后面的二进制数10010000000000000000000

    在尾数的左边有一个省略的小数点和1,这个1在浮点数的保存中经常省略,加上一个1和小数点到尾数的开头,得到尾数值如下:
    1.10010000000000000000000

    接着,根据指数调整尾数.一个负的指数向左移动小数点.一个正的指数向右移动小数点.
    因为指数是3,尾数调整如下:
    1100.10000000000000000000

    结果是一个二进制浮点数,小数点左边的二进制数代表所处位置的2的幂,例如:1100表示
    (123)+(1*22)+(021)+(0*20)=12。
    小数点的右边也代表所处位置的2的幂,只是幂是负的。例如:.100…表示
    (12^(-1))+ (02(-2))+(0*2(-2))…=0.5。
    这些值的和是12.5。因为设置的符号位表示这数是负的,因此十六进制值0xC1480000表示-12.5。


    浮点数:43020000

    地址 +0 +1 +2 +3
    内容 SEEE EEEE EMMM MMMM MMMM MMMM MMMM MMMM
         0100 0011 0000  0010   0000  0000   0000  00000
    

    这里S 代表符号位,1是负,0是正
    E 偏移127的幂,二进制阶码=(EEEEEEEE)-127。
    M 24位的尾数保存在23位中,只存储23位,最高位固定为1。此方法用最较少的位数实现
    (100 0011 0)=134-127=7

    1. 000 0010 0000 0000 0000 00000
      1 000 0010. 0000 0000 0000 00000=130

    从modbus接收到的数据,转为浮点数:

    float f = GetFloat(registerBuffer[0], registerBuffer[1]);
    
    public static float GetFloat(ushort P1, ushort P2)
            {
                int intSign, intSignRest, intExponent, intExponentRest;
                float faResult, faDigit;
                intSign = P1 / 32768;
                intSignRest = P1 % 32768;
                intExponent = intSignRest / 128;
                intExponentRest = intSignRest % 128;
                faDigit = (float)(intExponentRest * 65536 + P2) / 8388608;
                faResult = (float)Math.Pow(-1, intSign) * (float)Math.Pow(2, intExponent - 127) * (faDigit + 1);
                return faResult;
            }
    

    将浮点数转为modbus需要的无符号短整数:

    float fff = float.Parse(floattxt.Text);
                string d = BitConverter.ToString(BitConverter.GetBytes(fff).Reverse().ToArray()).Replace("-", "");
                Console.WriteLine(d);
                
                ushort ss1 = Convert.ToUInt16(d.Substring(0,4),16);
                ushort ss2 = Convert.ToUInt16(d.Substring(3, 4), 16);
    

    展开全文
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  • 而我的运算过程都是用的浮点数,通过一系列计算后,还需要将计算的结果以定点数的形式写入寄存器,所以首先需要写一个定点数和浮点数相互转换的函数。首先明确一下定点数和浮点数的概念:定点数定点数是小数点固定...

    最近要写段数字运算的程序,因为从FPGA获取到的是定点数,15位数,最高位bit14是符号位,bit13是整数位,后面13位是小数位; 而我的运算过程都是用的浮点数,通过一系列计算后,还需要将计算的结果以定点数的形式写入寄存器,所以首先需要写一个定点数和浮点数相互转换的函数。

    首先明确一下定点数和浮点数的概念:

    定点数

    定点数是小数点固定的数。在计算机中没有专门表示小数点的位,小数点的位置是约定默认的。一般固定在机器数的最低位之后,或是固定在符号位之后。前者称为定点纯整数,后者称为定点纯小数。

    例题:用8位原码表示定点整数(100)10

    (100)10 = (1100100)2

    定点整数表示为

    3-1-5_image1.jpg

    例题:用8位原码表示定点纯小数(-0.6875)10

    (-0.6875)10 = (-0.1011)2

    定点纯小数表示为

    3-1-5_image2.jpg

    定点数表示法简单直观,但是数值表示的范围太小,运算时容易产生溢出。

    浮点数

    浮点数是小数点的位置可以变动的数。为增大数值表示范围,防止溢出,采用浮点数表示法。浮点表示法类似于十进制中的科学计数法。

    在计算机中通常把浮点数分成阶码和尾数两部分来表示,其中阶码一般用补码定点整数表示,尾数一般用补码或原码定点小数表示。为保证不损失有效数字,对尾数进行规格化处理,也就是平时所说的科学记数法,即保证尾数的最高位为1,实际数值通过阶码进行调整。

    一般浮点数在机器中的格式为:

    3-1-5_image3.jpg

    阶符表示指数的符号位、阶码表示幂次、数符表示尾数的符号位、尾数表示规格化后的小数值。

    N = 尾数×基数阶码(指数)

    例题:二进制数-110101101.01101可以写成:-0.11010110101101×21001

    这个数在机器中的格式为(阶码用8为表示,尾数用24位表示)

    3-1-5_image4.jpg

    C语言代码实现如下:

    /************************************************************************

    * 函数名称: BspFixToDou

    * 功能描述: 将指定的定点数 转化为 浮点数

    * 算法描述: 无

    * 输入参数: ucType 0表示无符号 1表示有符号

    *           ucInteger 表示整数占几个bit

    *           ucdecimal 表示小数占几个bit

    *           llfix 为待转化的定点数

    * 输出参数: 无

    * 返 回 值: 无

    ************************************************************************/

    VOID BspFixToDou(UCHAR ucType, UCHAR ucInteger, UCHAR ucdecimal, UINT64 llfix, DOUBLE *pdbRet)

    {

    UINT64 lltemp = llfix & ((((UINT64)(1)<

    if(0 == llfix)

    {

    *pdbRet = 0.0;

    }

    if(lltemp & (((UINT64)(1)<

    {

    *pdbRet = -(DOUBLE)(((UINT64)(1)<

    }

    else                                         /* 无符号数或者有符号数的正数*/

    {

    *pdbRet = (DOUBLE)((DOUBLE)lltemp/(DOUBLE)((UINT64)1<

    }

    }

    /************************************************************************

    * 函数名称: BspDouToFix

    * 功能描述: 将指定的浮点数 转化为 定点数

    * 算法描述: 无

    * 输入参数:  ucType 0表示无符号 1表示有符号

    *           ucInteger 表示整数占几个bit

    *           ucdecimal 表示小数占几个bit

    *           dbDou 为待转化的浮点数

    * 输出参数: 无

    * 返 回 值: 转化后的定点数

    ************************************************************************/

    VOID BspDouToFix(UCHAR ucType, UCHAR ucInteger, UCHAR ucdecimal, DOUBLE dbDou, UINT64 *pllfix)

    {

    UINT64 lltemp = 0;

    DOUBLE dbtemp = 0;

    dbtemp = dbDou;

    if(dbtemp < 0) /* 有符号正数 或者 无符号数 */

    {

    lltemp = (UINT64)(-dbDou*(1<

    *pllfix = (UINT64)((UINT64)(1)<

    }

    else if(dbtemp > 0)   /* 有符号负数 */

    {

    *pllfix = (UINT64)(dbDou * (1<

    }

    else

    {

    *pllfix = 0;

    }

    }

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    千次阅读 2010-08-18 22:27:00
    原链接:http://blog.163.com/april_dsz/blog/static/33773077200811754816660/浮点...当其他类型数据压入数据寄存器时,PFU自动转换成扩展精度;相反,数据寄存器的数据取出时,系统也会自动转换成要求的数据类型。 
  • modbus协议通信时浮点数如何发送和接收处理的解决办法   在本次做项目的时候,发现需要威纶通屏幕与stm32芯片采用modbus通信,很多时候需要处理float小数。最开始一直在纠结大小端的问题,坑了一天,理出了下面的...
  • 本文介绍一种在8096/96系列单片机上实现的单精度浮点数快速除法。该算法采用了预估一修正的数值计算方法,并充分利用了16位CPU中的乘除法指令,计算速度快、精度高,有很强的实用性。
  • 浮点数和十六进制数的转换

    千次阅读 2019-11-26 20:27:50
    浮点数和十六进制或者二进制转换的问题,以前没有关注过这类问题,没想到最近在工作当中遇到了,先记录一波。 出现该问题的原因定义了一个unsigned int类型的指针,然后指向了一块由mmap映射上来的虚拟地址,然而...
  • 在上一篇博客,我叙述了整型数在计算机的存储方式,这一篇博客主要讲一讲浮点数在计算机中的存储。(为何要写下这些额,是由于并不是科班出身,这段时间作一个项目时,涉及到modBus协议,须要本身写应用层协议部分,...
  • C语言浮点数

    2021-05-24 01:18:16
    浮点数的概念浮点数也称小数或实数。例如,0.0、75.0、4.023、0.27、-937.198 都是合法的小数。这是常见的小数的表现形式,称为十进制形式。C语言中采用float和double关键字来定义小数,float称为单精度浮点型,...
  • RV32F 32位整数和32位浮点数转换: fmv.s.x rd, rs1 f[rd] = x[rs1][31:0] fmv.x.s rd, rs1 x[rd] = f[rs1][31:0] RV32D 32位整数和64位浮点数的交换,需要两个x寄存器来存储一个f寄存器的值,没有直接指令可以用...
  • 输入参数P1,P2代表PLC中浮点数储存的两个寄存器获取的数据 public static float GetFloat(ushort P1, ushort P2) { int intSign, intSignRest, intExponent, intExponentRest; float faResult, faDig...
  • Modbus 协议中 对浮点数的处理

    万次阅读 2019-03-14 20:12:54
    作者在工作中现在就面临这个浮点数通过modbus协议向上位机传输的问题的存在,遇到的是,我们应该怎么样合适的处理这个float 4个bytes 的数据,下面总结一下 个人的调研的结果: 通过网上的调研结果有下面的两种的...
  • simense 1200,PLC做从站,labview做主站,读取一个浮点数,该浮点数由40001和40002组成,需将32位整形强制转换浮点数,例子中可读取从站多个保持寄存器

空空如也

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寄存器转换浮点数