曲径通幽论坛

标题: 部分余数 [打印本页]
作者: beyes    时间: 2010-3-14 13:50
标题: 部分余数
部分余数的概念与如何执行浮点除法有关。除法操作的余数由被除数对除数的一系列减法决定。在每次减法迭代时，中间余数称为部分余数(Partial remainder)。当部分余数小于除数时( 不能再执行减法操作，否则就会产生负数 )，迭代停止。在除法操作结束时，最终的答案是代表减法迭代次数的整数值(商(quotient))，以及表示最终的部分余数的浮点值(余数(remainder))。

根据执行除法需要多少次迭代，可能有很多部分余数。迭代的次数取决于被除数和除数的指数值之间的差值。每次减法不能使被除数的指数值的减少量超过 63 ( 双精度的指数范围 )。

确定除法余数的基本方法是确定被除数和除数的除法的浮点商，然后把这个值舍入到最近的整数。那么，余数就是除数和商相乘的结果与被除数之间的差值。例如，为了计算 20.65 除以 3.97 的余数，可以执行如下步骤：
1) 20.65/3.97=5.201511335
2) 5*3.97=19.85
3) 20.65-19.85=0.8
计算浮点除法余数有两个指令： FPREM 和 FPREM1 ，它们的工作方法稍有区别。

在创建任何标准之前，Intel 就开发了 FPREM 指令，它使用默认的 FPU 向零舍入的方法，用于计算整数商值，然后确定余数。

但是，在 IEEE 创建标准时，它选择在计算余数之前，使商值向上舍入到最近的整数值。

虽然两者看起来只有细微的区别，但是在处理过程中对计算部分余数会造成很大的影响。出于这个原因，Intel 不但保持了 FPREM 指令的原始形式，而且另外创建了 FPREM1 指令，后者使用 IEEE 方法计算部分余数。

计算部分余数的问题在于必须知道迭代过程在什么时候完成。FPREM 和 FPREM1 指令都使用 FPU 状态寄存器的条件代码 2 (状态寄存器的第 10 位)表示迭代何时完成。当需要更多的迭代时，就设置 C2 位，当迭代完成时，就清空 C2 位。

位了检查 C2 位，必须首先使用 FSTSW 指令把状态寄存器的内容复制到内存位置或者 AX 寄存器中，然后使用 TEST 指令判断这一位是否设置了。

下面程序使用 FPREM1 指令执行简单的浮点除法：
.section .data
value1:
    .float 20.65
value2:
    .float 3.97

.section .bss
    .lcomm result, 4

.section .text
.global _start

_start:
    nop
    finit
    flds value2
    flds value1

loop:
    fprem1
    fstsw %ax
    testb $4, %ah
    jnz loop
   
    fsts result
    movl $1, %eax
    movl $0, %ebx
    int $0x80
说明：
注意，FPREM1 是一个迭代的处理过程，它可能不是一步到位的，也就是不能保证它经过第一次执行就能得到最终的答案。所以，必须使用 TEST 指令检查 C2 条件位的值 (先使用 FSTSW 指令把它送到 AX 寄存器)。如果这一位被设置了，那么 TEST 指令就会产生非 0 值，这样 JNZ 会继续返回 loop 进行下一个迭代。反之，如果这一位被清零了，那么 JNZ 就不会跳转，而是顺序执行下去。余数值存储在 ST0 寄存器中，程序中还将余数保存到 result 内存处。

在 GDB 中可以看到余数值：
(gdb) x/f &result
0x80490a8 <result>:    0.799999475

虽然余数存储在 ST0 寄存器中，但实际的商没有存储在寄存器中。商值的最后 3 个有效位存储在状态寄存器中，使用状态寄存器中剩余的条件码位，如下：
必须手动地提取这些位以便构成商值的最低 3 位。

现在跟踪一下这个商：
在 fprem1 这里下断，然后运行至此，执行 fprem1 之前，先看一下状态寄存器内容：
fstat          0x3000    12288
发现C0, C1, C2, C3都为0。
现在执行 fprem1 指令，然后再看一下相关条件位：
fstat          0x3300    13056
我们不关心 C2，就看一下 C3, C1, C0的值,分别为 0, 1, 1 。按照上面所说的商的位置，组合起来为： 101 ，即为 5。所以，商为 5 。

这里，只能提取商的低 3 位，超出了不能从此获得商的值。




欢迎光临 曲径通幽论坛 (http://www.groad.net/bbs/) Powered by Discuz! X3.2