如何在ARM中进行浮点计算？答案

【问题标题】：How to do floating point calculation in ARM?如何在ARM中进行浮点计算？
【发布时间】：2021-09-24 07:17:21
【问题描述】：

我正在尝试将两个十进制数字相加，例如 1.5 和 1.75。我把它们变成了十六进制的0x3fc00000 和0x3fe00000。我尝试使用ADD 指令进行计算，但我得到了0x7fa00000，我认为正确的答案应该是0x40500000。有没有办法解决这个问题？谢谢！

【问题讨论】：

浮点数通过 NEON 扩展和额外的寄存器集来处理。另外还有vadd指令developer.arm.com/documentation/dui0473/m/neon-instructions/…
@vadd NEON 对我不可用。我正在为 LPC2138 编程。
@XYWnot 如果您的 CPU 没有浮点指令（这是一个 ARM7TDMI-S，所以它没有），您必须自己实现这些浮点运算或调用合适的浮点点库。
@XYWnot 这是一个复杂的过程。请参阅像 Muller 等人的标准文本。 浮点算术手册了解详情。如果您对此不熟悉，最好使用浮点库而不是自己实现它。
最好使用软浮点库。只需添加两个非 nan 数字，这很容易，您可以自己完成。维基百科有显然你已经知道的浮点格式，所以你应该能够自己做到这一点。一点小学数学（排列小数点，做加法，如果需要，四舍五入，标准化浮点数，完成）。先在 C 中尝试，然后在 asm 之后...

标签： assembly floating-point arm keil

【解决方案1】：

你是正确的 0x3FC00000 和 0x3FE00000 结果是 0x40500000

您不能将定点加法直接与浮点数一起使用。正如您在 Wikipedia 或其他任何地方所看到的，单精度浮点数格式非常简单。您需要知道的大部分内容都是在小学时学到的。

是加法还是减法？在这种情况下添加，还好最简单。排列小数点（在本例中为二进制）。
做加法。然后浮点部分根据需要进行四舍五入并归一化。

单精度是符号位、指数和隐含 1.fraction 的分数。指数是做数学运算的浮动部分，你需要将较小的数字小数位转移到以太中，直到点排成一行。然后您可以使用定点加法。我为规范化做了一个循环，但实际上是为了加法，你不能溢出超过一位（例如 0x3+0x3 = 0x6），所以正常数字的唯一规范化（不会上溢或下溢或不是nan 开始）是将其从 1x.fraction 转换为 1.fraction 或者它已经是 1.fraction 形式（用于添加两个正数）。

这里似乎有很多代码，但如果您需要做的只是添加两个你知道的正常正数会产生一个正常的数字，你可以采取一些捷径。比我有的多。如果你不关心四舍五入，你可以采取更多。

但浮点数的加、减、乘、除并不复杂，因为您可以使用定点运算来完成任务（就像逻辑一样），您只需要准备操作数并规范化结果即可。

//float fun1 ( void )
//{
//  return(1.5);
//}
//float fun2 ( void )
//{
//  return(1.75);
//}
//float fun3 ( void )
//{
//  return(1.75+1.5);
//}
//
//Disassembly of section .text:
//
//00000000 <fun1>:
//   0: e3a005ff    mov r0, #1069547520 ; 0x3fc00000
//   4: e12fff1e    bx  lr
//
//00000008 <fun2>:
//   8: e59f0000    ldr r0, [pc]    ; 10 <fun2+0x8>
//   c: e12fff1e    bx  lr
//  10: 3fe00000    .word   0x3fe00000
//
//00000014 <fun3>:
//  14: e59f0000    ldr r0, [pc]    ; 1c <fun3+0x8>
//  18: e12fff1e    bx  lr
//  1c: 40400000    .word   0x40500000

#include <stdio.h>
int main ( void )
{
    unsigned int a,b;
    unsigned int ea,eb;
    unsigned int sa,sb;
    unsigned int x,y,z;
    unsigned int sxy;
    a = 0x3FC00000;
    b = 0x3FE00000;
    
    //shortcut just do positive numbers
    if(a&(1<<31)) return(1);
    if(b&(1<<31)) return(1);
    
    //exponents
    sa=(a>>23)&0xFF;
    sb=(a>>23)&0xFF;
    //line up the decimal places
    if(sa>sb)
    {
        x=a&0x007FFFFF;
        x|=0x00800000;
        x<<=1; //room for rounding if desired
        y=b&0x007FFFFF;
        y|=0x00800000;
        y<<=1;
        while(sa!=sb)
        {
            y>>=1;
            sb++;
        }
        sxy=sa;
    }
    else
    {
        x=a&0x007FFFFF;
        x|=0x00800000;
        x<<=1;
        y=b&0x007FFFFF;
        y|=0x00800000;
        y<<=1;
        while(sa!=sb)
        {
            y>>=1;
            sa++;
        }
        sxy=sb;
    }
    z=x+y;
    z++; //round up
    while(z&0xFE000000) //should just be if(0x02000000)
    {
        z>>=1;
        sxy++;
    }
    z>>=1; //remove sticky bit
    z&=0x007FFFFF;
    z|=sxy<<23;
    printf("0x%08X\n",z);
    
    return(0);
}

在开始之前了解这两个数字，我们可以作弊并采取一些捷径，而不必费心四舍五入。

#include <stdio.h>
int main ( void )
{
    unsigned int a,b;
    unsigned int ea,eb;
    unsigned int sa,sb;
    unsigned int x,y,z;
    unsigned int sxy;
    a = 0x3FC00000;
    b = 0x3FE00000;
    
    //shortcut already know they are positive numbers
    //exponents I already know are the same
    sxy=(a>>23)&0xFF;
    //line up the decimal places (already aligned)
    x=a&0x007FFFFF;
    x|=0x00800000;
    y=b&0x007FFFFF;
    y|=0x00800000;
    z=x+y;
    if(z&0x02000000)
    {
        z>>=1;
        sxy++;
    }
    z&=0x007FFFFF;
    z|=sxy<<23;
    printf("0x%08X\n",z);
    
    return(0);
}

在 asm 中编写代码并不难。

【讨论】：