Java中的x86 80位浮点类型答案

【问题标题】：x86 80-bit floating point type in JavaJava中的x86 80位浮点类型
【发布时间】：2015-10-29 15:56:42
【问题描述】：

我想模拟 x86 扩展精度类型并执行算术运算并转换为 Java 中的其他类型。

我可以尝试使用 BigDecimal 来实现它，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乏味的任务。我知道一些库提供了比双精度更高的其他浮点类型，但我希望具有与 x86 80 位浮点相同的精度。

是否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，以比提出自定义 BigDecimal 解决方案更轻松地实现这种数据类型？

【问题讨论】：

这听起来是个有趣的问题，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？
在这种情况下，与标准 IEEE 754 相比，模拟对次正规数的古怪处理会很有趣：en.wikipedia.org/wiki/…
BigDecimal 不适合这个问题； BigDecimal 表示 十进制 的 10 次方数；您想要的类型表示 二进制 2 的幂数，混合它们并不是一个好计划。
“不是一个好计划”是轻描淡写的。 “注定要失败”更像是这样:)
@NayukiMinase：80 位浮点不像其他类型那样具有次正规，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，但与其他需要对加载和存储进行特殊处理的格式相比，它的麻烦要少。

标签： java floating-point precision x86-emulation

【解决方案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（或 C，如果 C 编译器支持）中实现 80 位算术并使用 JNI 调用。

如果您的目标是特定的非 x86 平台，请查看 qemu 代码。应该有一些方法可以只删除执行 80 位浮点操作的部分。（编辑：qemu 的实现是SoftFloat。）。用 JNI 调用它。

如果您真的想要跨平台的纯 Java 80 位算法，您可能仍然可以将其与开源 CPU 模拟器中的 C 实现进行比较，以确保您解决了正确的极端情况。

【讨论】：

我非常同意你的回答。深入研究 C/asm，或重用现有的 C 代码，或构建一个新的实现，与本机代码或现有的模拟器进行比较。
我想用纯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。

【解决方案2】：

最好将 80 位值保存为 long（用于尾数）和 int（用于指数和符号）的组合。对于许多操作，将 long 的上半部分和下半部分放入单独的“long”值中可能是最实用的，因此将两个具有匹配符号和指数的数字相加的代码可能类似于：

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;

有点麻烦，但并非完全不可行。关键是把数字分解成足够小的碎片，这样你就可以做所有的数学运算输入“长”。

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“掉到最后” 将其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。

【讨论】：

谢谢！这是帮助我实施的最有用的提示。

【解决方案3】：

这有点与 java strictfp 选项相反，限制计算在 80 位的情况下为 8 个字节。

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/OS VM 上，所以你有一个开发平台。

【讨论】：

那行不通。 strictfp 允许一些余地，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，它仍然是双位宽度。
即使你省略了 strictfp 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 更宽的寄存器。
感谢您的启发。所以简单地找一个80位的JVM，然后用一个VM来拥有一个可移植的开发环境，按照上面的cmets不会那么容易。用于嵌入式设备的 Java JVM 通常有模拟器；虽然它们通常是商业的，而 Real Java 是用于 64 位 fp 的。