
【電】 fixed-point notation
【計】 fixed point
【計】 notation
定點記數法(fixed-point notation)是一種數值表示方法,其核心特征為小數點位置在存儲或運算過程中始終保持固定。該表示法通過預定義整數部分和小數部分的位數分配來實現數值的精确表達,常見于嵌入式系統、金融計算和數字信號處理領域。
從漢英詞典角度解析,“定點”對應英文“fixed-point”,指代數值系統中固定的小數點位置;“記數法”翻譯為“notation”,強調數值的編碼規則。該術語在《計算機組成與設計》(David A. Patterson, John L. Hennessy著)中被定義為“采用固定縮放因子處理實數的方法”。
标準實現包含三個要素:
例如采用Q15格式的16位定點數,其數值範圍為-1≤X≤0.9999695,通過IEEE 754标準中的補充規範實現跨平台兼容性。相較于浮點記數法,定點表示在硬件資源受限場景中具有運算速度快、功耗低的優勢,但犧牲了動态範圍。
定點記數法(Fixed-point notation)是一種用于表示實數的數值編碼方式,其核心特點是小數點的位置預先固定,不會隨數值大小而改變。這種表示法常見于計算機系統、數字信號處理等領域,尤其適用于對計算速度要求高但數值範圍相對固定的場景。
小數點固定位置
在二進制或十進制中,數值被劃分為整數部分和小數部分,兩者的位數在定義時即确定。例如,一個16位二進制數可定義為前8位為整數,後8位為小數(格式:IIIIIII.FFFFFFFF
),小數點始終固定在第8位後。
數值範圍與精度
縮放因子(Scaling Factor)
實際存儲時将數值放大為整數,通過隱含的縮放因子(如( 2^n ))還原真實值。例如,數值( 3.75 )用8位小數存儲時,實際存儲為( 3.75 times 2 = 960 )。
特性 | 定點數 | 浮點數 |
---|---|---|
小數點位置 | 固定 | 浮動(通過指數調整) |
運算複雜度 | 低(直接整數運算) | 高(需處理指數對齊、規格化等) |
動态範圍 | 有限 | 極大(適合科學計算) |
適用場景 | 嵌入式系統、實時信號處理 | 科學計算、圖形渲染 |
假設用16位定點數(8位整數+8位小數)表示( 5.25 ):
00000101
。01000000
(因( 1/4 = 2^{-2} ),對應第2位為1)。00000101 01000000
。定點數的真實值計算公式為: $$ text{Value} = frac{text{Stored Integer}}{2^{text{小數位數}}} $$ 例如,存儲值( 1340 )(小數占8位)對應真實值: $$ frac{1340}{2} = 5.234375 $$
如果需要進一步了解具體編程實現或硬件支持,可以參考計算機組成原理或DSP相關教材。
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