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整形知识

整形范围为什么是215(整形的取值范围为什么要减一)

作者: 日期: 2024-06-06


1、整形范围为什么是2^15

整形范围为 2^15(32768)的原因在于:

计算机架构*:

计算机是以二进制运作的,而一个 15 位的二进制数可以表示 2^15 个不同的值。这奠定了整形范围的上限。

存储空间:

一个整形通常需要 16 位内存空间来存储。15 位用于表示值本身,1 位用于表示正负号。在 16 位的计算机架构中,这为整形分配了zui大的连续内存空间。

处理效率:

2^15 的范围大小允许计算机对整形进行高效的*作,例如加法、减法和比较。这些*作可以在一个时钟周期内完成,从而提高了整体性能。

实际需求:

对于大多数实际应用,2^15 的范围足以表示需要表示的整数值。例如,存储人口数量、财务数据或科学计算。

历史原因:

早期计算机,如 PDP-11 和 VAX,使用了 16 位的字长。这导致整形范围为 2^15 成为许多编程语言和应用程序的默认值。

随着计算机架构的不断发展,出现了更长字长的计算机,例如 32 位和 64 位的计算机。2^15 的整形范围仍然被广泛用于兼容性原因和效率考虑。特别是,嵌入式*和微*通常使用 16 位的整形,以保持低功耗和成本。

2、整形的取值范围为什么要减一

整数的取值范围减一的原因源于计算机数据存储中的表示方式。

计算机使用二进制表示数字,因此整数的范围受到二进制位数的*。对于 n 位二进制数,可以表示 2^n 个不同的值。计算机通常使用“补码”表示法来存储负数,这会导致可表示的整数范围减少一位。

例如,对于一个 8 位二进制数(1 字节),2^8 = 256。但是,由于补码表示法,一半的位数(128)用于表示正数,另一半(128)用于表示负数。这意味着,该 8 位二进制数可以表示 -127 到 127 范围内的整数,共有 256 个值。但是,由于 0 既可以表示为正数也可以表示为负数,因此可表示的整数范围实际为 -128 到 127,共有 255 个值。这就是为什么整形的取值范围必须减一的原因。

同样,对于一个 16 位二进制数(2 字节),可表示的整数范围为 -32,768 到 32,767,共有 65,536 个值,但实际可表示的整数范围为 -32,768 到 32,767,共有 65,535 个值。

因此,为了正确表示整数的取值范围,需要将计算机中表示的二进制位的范围减一。

3、整形范围为什么是2^15度

整形范围为什么是2^15度?

在计算机图形学中,整形范围指浮点数据表示的有理数的精确范围。IEEE 754标准规定,对于16位半精度浮点数,其整形范围为2^15度。

之所以选择2^15度,有几个原因:

精度要求: 16位半精度浮点数具有10位浮点数位,这相当于Approximately 3位十进制有效位数。2^15度提供了此精度要求所需的足够范围。

存储效率:整形范围是2的幂,减少了取整*作的复杂性和存储空间。

硬件实现:2^15度可以以简单高效的方式在硬件中实现。

2^15度还提供了以下优点:

足够大的范围: 对于大多数图形应用,2^15度范围足够大,可以表示场景中的所有相关值,从非常小的位移到非常大的视场。

防止溢出:整形范围*了浮点数表示的数值,防止溢出,导致不正确的结果。

提高速度和效率:整形范围可以优化某些几何运算,例如三角形插值和裁剪算法,以提高速度和效率。

2^15度整形范围是仔细平衡精度要求、存储效率、硬件实现和防止溢出的结果,使其成为16位半精度浮点数的合适选择。

4、整形范围为什么是2^15倍

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