Разрядность основных форматов числовых данных

Данные, представляющие в ВМ числовую информацию, могут иметь фиксирован­ную или переменную длину. Операционные устройства вычислительных машин (целочисленные арифметико-логические устройства, блоки обработки чисел

77

с плавающей запятой, устройства десятичной арифметики и т.п.), как правило, рас­считаны на обработку кодов фиксированной длины. Общепринятые величины раз­рядности кодов чисел показаны на рис. 2.26.

Рис. 2.26. Стандартная длина фиксированных форматов представления чисел

Наименьшей единицей данных в ВМ служит бит (BIT, Binary digiT — двоич­ная цифра). В большинстве случаев эта единица информации слишком мала. Од­нобитовые операционные устройства использовались в ВМ с последовательной обработкой информации, а в современных машинах с параллельной обработкой разрядов они практически не применяются. Побитовую работу с данными скорее можно встретить в многопроцессорных вычислительных системах, построенных из одноразрядных процессоров.

Следующая по величине единица состоит из четырех битов и называется полу­байтом или тетрадой, или реже «ниблом» (nibble -- огрызок). Она также редко имеет самостоятельное значение и заслуживает упоминания как единица представления отдельных десятичных цифр при их двоично-десятичной записи.

Реально наименьшей обрабатываемой единицей считается байт, состоящий из восьми битов. На практике эта единица информации также оказывается недоста­точной, и значительно чаще применяются числа, представленные двумя (полусло­во), четырьмя (слово), восемью (двойное слово) или шестнадцатью (счетверенное слово) байтами¹.

Разрядность целочисленного АЛ У обычно выбирается равной ширине адреса (для большинства современных ВМ это 32 разряда). Следовательно, наиболее выгодными в плане быстродействия являются такие целые числа, длина которых

--------------------------------

Согласно терминологии Intel. В другом варианте (DEC) естественный размер слова — 2 байта, двой­ного или длинного слова (longword) — 4 байта и упоминавшегося выше квадрослова - байт.

78

совпадает с разрядностью адреса. Использование более коротких чисел позволяет сэкономить на памяти, но выигрыша в производительности не дает.

Блоки операций с плавающей запятой обычно согласованы со стандартом IEEE 754 и рассчитаны на обработку чисел в формате двойной длины (64 бита). В большинстве ВМ реальная разрядность таких блоков даже больше (80 бит). Та­ким образом, наилучшим вариантом при проведении вычислений с плавающей запятой можно считать формат двойного слова. При выборе формата меньшей длины (32 разряда) вычисления все равно ведутся с большей точностью, после чего результат округляется. Таким образом, использование короткого формата чисел с плавающей запятой, как и в случае целых чисел с фиксированной запятой, поми­мо экономии памяти никаких иных преимуществ также не дает.

В работе [120] приводятся усредненные данные о частоте использования ос­новных форматов чисел, полученные в ходе выполнения пакета тестовых программ SPEC92 на вычислительной машине DEC VAX (рис. 2.27).

Рис. 2.27. Частота обращения к числовым данным в зависимости от их разрядности

В приложениях, оперирующих десятичными числами, где количество цифр в числе может варьироваться в широком диапазоне, что характерно для задач из области экономики, более удобными оказываются форматы переменной длины. В этом случае числа не переводятся в двоичную систему, а записываются в виде последовательности двоично-кодированных десятичных цифр. Длина подобной цепочки может быть произвольной, а для указания ее границы обычно использу­ют символ-ограничитель, код которого не совпадает с кодами цифр. Длина цифро­вой последовательности может быть задана явно в виде количества цифр числа и храниться в первом байте записи числа, однако этот прием более характерен для указания длины строки символов.