Точность представления чисел

Вопрос о точность может возникать только в отношении дробных чисел с фиксированной запятой и чисел с плавающей запятой. Точность представления числа в ограниченном формате оценивается абсолютной и относительной погрешностью.

Абсолютная погрешность: А=А-А^*, где А - точное значение

А^* - машинное представление

А - знаковая величина

Относительная погрешность:

, иногда

Погрешность двоичной дроби

Каждая десятичная дробь представляется в виде бесконечной двоичной дроби, что в условиях ограниченного формата ее представление приводит к погрешности. Максимальная абсолютная погрешность бесконечной двоичной дроби имеет место в том случае, когда все отбрасываемые разряды равны единице.

правильная дробь:

(n-разрядная)

1 1 1 …

Максимальная абсолютная погрешность правильной дроби равна весу ее младшего разряда.

Погрешность представления чисел с плавающей запятой определяется погрешностью их мантиссы как дробного числа.

Точность представления чисел с плавающей запятой принято оценивать их максимальные относительные погрешности. Точность определяется в отношении нормализованных чисел.

Эта формула справедлива для мантисс, представленных правильной дробью, а так же неправильной.

Точность представления для коротких форматов в эвм различных типов

ЕС ЭВМ

СМ ЭВМ

IEEE

Часто при проектировании специализированных ЭВМ возникает задача определения формата числа с плавающей запятой исходя из заданных требований по их диапазону и точности представления.

Методы округления чисел с плавающей запятой

Используются для увеличения точности представления чисел и применяются в тех случаях, когда результат операции представленный в ДФ или РФ переписывается из сопроцессора или FPU в память в более коротком формате. Методы округления в РС оговариваются международным стандартом IEEE-754(854). К ним относятся:

1. Округление усечением (разряды не вмещающиеся в формат отбрасываются)

2. Округление к ближайшему (реализуется на основе старшего из отбрасываемых разрядов), непомещающихся в формат, если этот разряд равен единице, то к младшему разряду мантиссы добавляется единица, в противном случае мантисса остается без изменений.

3. Округление к ближайшему большему (к +¥)(для положительных чисел реализуется добавлением единицы к младшему разряду мантиссы; для отрицательных мантисса остается без изменений).

4. Округление к ближайшему меньшему (к -¥) (для положительных -мантисса не меняется; для отрицательных чисел - к ней добавляется единица).

Использование любого метода округления, исключая округление усечением, позволяет уменьшить максимальную относительную погрешность до значения . При этом максимальная относительная погрешность мантиссы становится равной весу старшего из отбрсываемых разрядов. По умолчанию используется метод округления к ближайшему. Методы округления (к -¥) и (к +¥) используются в “интервальной” арифметике для определения границ полученных результатов в смысле их точности.