Τι είναι μια μονάδα κυμαινόμενου σημείου;

Μια μονάδα κυμαινόμενου σημείου είναι ένα λειτουργικό μπλοκ ενός επεξεργαστή υπολογιστή που εκτελεί αριθμητικές λειτουργίες κυμαινόμενου σημείου.Επίσης γνωστό από το ακρωνύμιο FPU, μια μονάδα κυμαινόμενου σημείου μπορεί να είναι και φυσικά διαχωριστικός συν-επεξεργαστής.Μια FPU συνήθως αποκτά πρόσβαση στα δεδομένα μέσω των ίδιων τρόπων διευθύνσεων με τον υπόλοιπο επεξεργαστή και γενικά περιλαμβάνει τα δικά της μητρώα.Ένας επεξεργαστής χρησιμοποιεί μια FPU για τον υπολογισμό των τριγωνομετρικών, λογαριθμικών και βασικών αριθμητικών λειτουργιών κυμαινόμενου σημείου.Χρησιμοποιεί επίσης μια FPU για τη φόρτωση, την αποθήκευση και τη σύγκριση των αριθμών σε διάφορους τύπους δεδομένων ακέραιου και κυμαινόμενου σημείου.

Πολλοί επεξεργαστές δεν περιλαμβάνουν μονάδα κυμαινόμενου σημείου.Οι περισσότεροι από τους μικροεπεξεργαστές που παράγονται από την Intel Corporation και την Motorola Incorporated πριν από τα τέλη της δεκαετίας του 1980 δεν περιλαμβάνουν ένα, για παράδειγμα.Πολλές μειωμένες επεξεργαστές υπολογιστών (RISC) και ενσωματωμένοι ελεγκτές δεν έχουν ούτε.Αυτά τα τσιπ περιλαμβάνουν μια αριθμητική λογική μονάδα (ALU) για την εκτέλεση βασικών αριθμών ακέραιων αριθμητικών και bitwise λογικής λειτουργιών.Ωστόσο, τα περισσότερα επεξεργαστικά και λογισμικά συστήματα επεξεργαστών και λογισμικού εφαρμόζουν το πρότυπο του Ινστιτούτου Ηλεκτρικών και Ηλεκτρονικών Μηχανικών (IEEE) για λειτουργίες κυμαινόμενου σημείου.Το πρότυπο IEEE-754 κυκλοφόρησε για πρώτη φορά το 1985 και επεκτάθηκε το 2008 για να συμπεριλάβει πρόσθετους τύπους δεδομένων.Ορίζει αρκετούς τύπους δεδομένων ακέραιου και κυμαινόμενου σημείου, ο καθένας με τη δική του ακρίβεια, αναπαράσταση και αριθμητική περιοχή.Καθορίζει επίσης πολλές αριθμητικές λειτουργίες, μέθοδοι στρογγυλοποίησης και χειρισμού εξαιρέσεων όπως ένα τμήμα με μηδέν.Είτε το μαθηματικό εκτελείται από μια μονάδα κυμαινόμενου σημείου είτε όχι, το πρότυπο IEEE-Floating Point εγγυάται ταυτόσημα αποτελέσματα.Αυτά περιλαμβάνουν συχνά κλιμάκωση, τετραγωνική ρίζα και λογαριθμικούς υπολογισμούς.Παρέχονται συνήθως και συνημιτονίες, συνημίτονο και μερική εφαπτόμενη τριγωνομετρική λειτουργία.Οι ακέραιοι και οι αριθμοί κυμαινόμενου σημείου μπορούν να συγκριθούν με την FPU και να μετατραπούν από μια ακρίβεια σε άλλη.Μπορούν επίσης να στρογγυλοποιηθούν προς οποιαδήποτε κατεύθυνση και να αποθηκεύονται απευθείας στην κύρια μνήμη των επεξεργαστών.

Η FPU ενός επεξεργαστή γραφικών μπορεί να περιλαμβάνει συχνά επαναλαμβανόμενες λειτουργίες κοινές έως τρισδιάστατες περιστροφές αντικειμένων ή κινούμενα σχέδια.Πολλοί ενσωματωμένοι ελεγκτές έχουν σχεδιαστεί με επεξεργαστές βελτιστοποιημένους για επεξεργασία ψηφιακού σήματος (DSP).Αυτά μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε εφαρμογές ήχου και επικοινωνιών και μπορούν να περιέχουν FPU, οι οποίες είναι καλές σε μετασχηματισμούς Fast Fourier (FFTs), για παράδειγμα.Οι επεξεργαστές κρυπτογραφίας περιλαμβάνουν συχνά FPU για υπολογισμό υψηλής ταχύτητας αλγόριθμων κρυπτογράφησης με υψηλή ταχύτητα.Οι γενικοί επεξεργαστές πολλαπλών πυρήνων μπορούν επίσης να περιλαμβάνουν μία μονάδα κυμαινόμενου σημείου για κάθε κανονικό πυρήνα επεξεργαστή.