Java 中的 x86 80 位浮点类型

x86 80-bit floating point type in Java

提问人：box 提问时间：10/29/2015 最后编辑：Peter Cordesbox 更新时间：11/13/2023 访问量：1675

问：

我想模拟 x86 扩展精度类型，并在 Java 中对其他类型执行算术运算和强制转换。

我可以尝试使用 BigDecimal 实现它，但涵盖围绕 NaN、无穷大和强制转换的所有特殊情况可能是一项繁琐的任务。我知道有些库为其他浮点类型提供比 double 更高的精度，但我希望具有与 x86 80 位浮点数相同的精度。

有没有提供这种浮点类型的 Java 库？如果没有，您能否提供其他提示，以便以比提出自定义 BigDecimal 解决方案更少的努力来实现此类数据类型？

Java 浮点 精度 x87 x86 仿真

评论

0赞 Nayuki 10/30/2015
这听起来像是一个有趣的问题，但为什么要模拟 80 位扩展精度格式呢？为什么不模仿更精确的东西呢？
2赞 Nayuki 10/30/2015
在这种情况下，与标准 IEEE 754 相比，您将可以模拟对非正常数字的古怪处理：en.wikipedia.org/wiki/......
7赞 Louis Wasserman 10/30/2015
BigDecimal不适合这个问题; 表示 10 次幂的十进制数;你想要的类型表示幂为 2 的二进制数，将它们混合在一起并不是一个好的计划。BigDecimal
1赞 Durandal 10/30/2015
“不是一个好的计划”是轻描淡写的。“注定要失败的设计”更像是:)
1赞 supercat 10/30/2015
@NayukiMinase：80 位浮点没有与其他类型相同的次正常数，因为它使用显式而不是隐式前导 1。当存储指数低于最小允许值的结果时，需要进行一些特殊处理，但与其他格式相比，它比需要对加载和存储进行特殊处理的格式要麻烦得多。

答：

4赞 david 10/30/2015 #1

如果您知道您的 Java 代码实际上将在 x86 处理器上运行，请在汇编中实现 80 位算术（如果 C 编译器支持 C），并使用 JNI 进行调用。

如果您面向特定的非 x86 平台，请查看 qemu 代码。应该有某种方法可以撕掉执行 80 位浮点运算的部分。（编辑：qemu 的实现是 SoftFloat。用 JNI 调用它。

如果你真的想要跨平台的纯 Java 80 位算术，你可能仍然可以将它与开源 CPU 模拟器中的 C 实现进行比较，以确保你正在解决正确的极端情况。

评论

0赞 Nayuki 10/30/2015
我非常同意你的回答。深入研究 C/asm，或重用现有 C 代码，或构建与本机代码或现有仿真器进行比较的新实现。
0赞 box 10/31/2015
我想使用纯 Java 代码。我想我必须按照您的建议查看用另一种语言编写的现有实现。
-4赞 Joop Eggen 10/30/2015 #2

这与 java strictfp 选项相反，后者将计算限制为 8 个字节，而它执行 80 位。

所以我的答案是在 64 位机器上运行 JVM，也许在某些虚拟机管理程序/操作系统 VM 中，这样你就有了一个开发平台。

评论

3赞 box 10/30/2015
那行不通。strictfp 允许一些回旋余地，但依靠 JIT 实际使用 80 位浮点数作为中间值对我来说听起来是错误的。此外，strictfp（或反向选项）不会影响存储，存储仍将采用双倍位宽度。
1赞 Nayuki 10/30/2015
即使省略关键字，现代 JVM 也可能会使用 x86 SSE 指令来执行纯 64 位或 32 位 FP 数学运算，而不是使用 x87 的更宽寄存器。strictfp
4赞 supercat 10/30/2015 #3

80 位值最好是 a（尾数）和 an 的组合，表示指数和符号。对于许多操作，将 long 的上半部分和下半部分放入单独的“long”值可能是最实用的，因此将两个具有匹配符号和指数的数字相加的代码可能是这样的：longint

long resultLo = (num1.mant & 0xFFFFFFFFL)+(num2.mant & 0xFFFFFFFFL);
long resultHi = (num1.mant >>> 32)+(num2.mant >>> 32)+(resultLo >>> 32);
result.exp = num1.exp; // Should match num2.exp
if (resultHi > 0xFFFFFFFFL) {
  exponent++;
  resultHi = (resultHi + ((resultHi & 2)>>>1)) >>> 1; // Round the result
}
rest.mant = (resultHi << 32) + resultLo;

周围有点麻烦，但并非完全不可行。关键是 将数字分解成足够小的碎片，以便您可以进行所有数学运算 键入“long”。

顺便说一句，请注意，如果其中一个数字最初没有相同的指数， 有必要跟踪是否有任何位“从末端掉下来”，当 向左或向右移动以匹配第一个数字的指数，以便 之后能够正确地对结果进行四舍五入。

评论

0赞 box 11/6/2015
谢谢！这是帮助我实现的最有用的提示。

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