
【电】 fixed-point notation
【计】 fixed point
【计】 notation
定点记数法(fixed-point notation)是一种数值表示方法,其核心特征为小数点位置在存储或运算过程中始终保持固定。该表示法通过预定义整数部分和小数部分的位数分配来实现数值的精确表达,常见于嵌入式系统、金融计算和数字信号处理领域。
从汉英词典角度解析,“定点”对应英文“fixed-point”,指代数值系统中固定的小数点位置;“记数法”翻译为“notation”,强调数值的编码规则。该术语在《计算机组成与设计》(David A. Patterson, John L. Hennessy著)中被定义为“采用固定缩放因子处理实数的方法”。
标准实现包含三个要素:
例如采用Q15格式的16位定点数,其数值范围为-1≤X≤0.9999695,通过IEEE 754标准中的补充规范实现跨平台兼容性。相较于浮点记数法,定点表示在硬件资源受限场景中具有运算速度快、功耗低的优势,但牺牲了动态范围。
定点记数法(Fixed-point notation)是一种用于表示实数的数值编码方式,其核心特点是小数点的位置预先固定,不会随数值大小而改变。这种表示法常见于计算机系统、数字信号处理等领域,尤其适用于对计算速度要求高但数值范围相对固定的场景。
小数点固定位置
在二进制或十进制中,数值被划分为整数部分和小数部分,两者的位数在定义时即确定。例如,一个16位二进制数可定义为前8位为整数,后8位为小数(格式:IIIIIII.FFFFFFFF
),小数点始终固定在第8位后。
数值范围与精度
缩放因子(Scaling Factor)
实际存储时将数值放大为整数,通过隐含的缩放因子(如( 2^n ))还原真实值。例如,数值( 3.75 )用8位小数存储时,实际存储为( 3.75 times 2 = 960 )。
特性 | 定点数 | 浮点数 |
---|---|---|
小数点位置 | 固定 | 浮动(通过指数调整) |
运算复杂度 | 低(直接整数运算) | 高(需处理指数对齐、规格化等) |
动态范围 | 有限 | 极大(适合科学计算) |
适用场景 | 嵌入式系统、实时信号处理 | 科学计算、图形渲染 |
假设用16位定点数(8位整数+8位小数)表示( 5.25 ):
00000101
。01000000
(因( 1/4 = 2^{-2} ),对应第2位为1)。00000101 01000000
。定点数的真实值计算公式为: $$ text{Value} = frac{text{Stored Integer}}{2^{text{小数位数}}} $$ 例如,存储值( 1340 )(小数占8位)对应真实值: $$ frac{1340}{2} = 5.234375 $$
如果需要进一步了解具体编程实现或硬件支持,可以参考计算机组成原理或DSP相关教材。
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