การคำนวณทศนิยม: เมื่อซีพียูไม่คำนวณเป็นไบนารี

เมื่อซีพียูไม่คำนวณเป็นไบนารี่

เราเชื่อมโยงรหัสฐาน 2 หรือไบนารีกับคอมพิวเตอร์ที่เราใช้ทุกวันโดยจัดการกับสัญญาณดิจิทัลและไม่ใช่แอนะล็อก อย่างไรก็ตาม ในประวัติศาสตร์ของการคำนวณมีโปรเซสเซอร์ที่มีความสามารถในการทำงานกับตัวเลขฐาน 10 เช่นเดียวกับที่เราทำ วิถีธรรมชาติ. การคำนวณทศนิยมใช้ทำอะไรและลักษณะของโปรเซสเซอร์ประเภทนี้คืออะไร?

การคำนวณแบบทศนิยมประกอบด้วยตัวประมวลผลที่มีความสามารถในการใช้งานตัวเลขในฐาน 10 ดังนั้นค่าของพวกมันจะถูกเก็บไว้ในตัวแสดงสัญญาณตั้งแต่ 0 ถึง 9 แทนที่จะเป็น 0 ถึง 1 แม้ว่าระบบการเป็นตัวแทนไบนารีจะดีพอสำหรับ งานบ้านในชีวิตประจำวัน อาจไม่เป็นเช่นนั้นเสมอไป และมีแอพพลิเคชั่นที่จำเป็นสำหรับโปรเซสเซอร์ที่จะทำงานในฐาน 10 ได้

ทำไมการคำนวณทศนิยมจึงจำเป็น?

Computación financiera ทศนิยม

ในกรณีของการคำนวณแบบทศนิยม เช่นเดียวกับการคำนวณทางวิทยาศาสตร์ที่ต้องใช้หน่วยทศนิยม 64 บิต เนื่องจากการใช้งานที่น้อยลงสามารถให้ผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้องพร้อมผลลัพธ์ที่ร้ายแรงทั้งในด้านเศรษฐกิจและในด้านการทดลอง

ในด้านของฮาร์ดแวร์ ยิ่งการแสดงที่ซับซ้อนมากขึ้นในแง่ของจำนวนทรานซิสเตอร์ที่จะเป็นตัวแทนของมัน มันก็ซับซ้อนที่จะใช้งานด้วย นั่นคือเหตุผลที่เมื่อเราพูดถึงระบบความแม่นยำที่เฉพาะเจาะจง ระบบการแสดงตัวเลขที่แม่นยำยิ่งขึ้นจึงถูกใช้ในคอมพิวเตอร์เมื่อแสดงและดำเนินการค่าดังกล่าวเพื่อให้มีความแม่นยำที่จำเป็น

บริการ finncieros computación decimal

มีชุดของแอปพลิเคชันต่างๆ โดยเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับการเงิน อีคอมเมิร์ซ และบริการเว็บบางอย่างที่ประมวลผลข้อมูลที่ต้องการความแม่นยำของหน่วยที่สามารถทำงานได้โดยตรงกับค่าทศนิยม ไม่ว่าจะเป็นจุดทศนิยมหรือจำนวนเต็ม และคุณอาจเดาได้ว่าเนื่องจากตลาดสำหรับแอปพลิเคชันเดียวกันนี้ เรากำลังพูดถึงภาคส่วนที่เฉพาะเจาะจงมากซึ่งใช้ CPU สำหรับเซิร์ฟเวอร์

ข้อจำกัดของระบบเลขฐานสองคืออะไร? หากเราใช้ระบบเลขทศนิยมแบบไบนารี เราจะเห็นว่าตัวอย่างเช่น หากเราต้องการแสดงบางสิ่งที่ง่ายเหมือน 0.1 ในไบนารี เราจะต้องใช้เศษส่วนไบนารีที่เกิดซ้ำซึ่งมีแนวโน้มเป็นอนันต์ ในทางกลับกัน หากเราทำด้วยระบบทศนิยม เราสามารถแทนมันเป็นเศษส่วนอย่างง่ายของ 1/10 คิดสักครู่ว่าจะเกิดอะไรขึ้นในตลาดการเงินหากตัวเลขไม่เพิ่มขึ้นเนื่องจากขาดความแม่นยำ

ไบนารีและทศนิยมบน CPU เดียวกัน

การเรนเดอร์ CPU

การประมวลผลทศนิยมบริสุทธิ์ไม่ได้เกิดขึ้นในโปรเซสเซอร์ในปัจจุบัน แม้แต่ในระดับเซิร์ฟเวอร์ ทั้งนี้เนื่องจากฐานที่คอมพิวเตอร์ทำงานนั้นกำหนดวิธีที่ไม่เพียงแต่ประมวลผลข้อมูลของหน่วยปฏิบัติการเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิธีการถอดรหัสคำสั่งและวิธีการของระบบ แรม มีการเข้าถึงหน่วยความจำ กล่าวอีกนัยหนึ่ง เรากำลังเผชิญกับระบบที่แตกต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิง และโค้ดที่เข้ากันไม่ได้เลย

นั่นคือเหตุผลที่มาตรฐานกำหนดกฎต่อไปนี้เพื่อรวมกำลังในการทำงานเป็นเลขฐานสองและทศนิยม:

  • การเข้ารหัสคำสั่งจะทำในไบนารีเสมอ
  • ข้อมูลถูกจัดเก็บในรูปแบบไบนารีหรือทศนิยมตามต้องการ
  • ข้อมูลแต่ละประเภทในฐานหรือประเภท จุดลอยตัวหรือจำนวนเต็ม ดำเนินการโดยหน่วยประเภทต่างๆ
  • การกำหนดแอดเดรสหน่วยความจำจะทำในรูปแบบไบนารีเสมอ เพื่อหลีกเลี่ยงความขัดแย้งในการเข้าถึง และ CPU ต้องทำงานกับช่องว่างสองช่องที่แตกต่างกัน

สิ่งนี้ทำเพื่อให้มีชุดควบคุมสากลที่ทำหน้าที่จับและถอดรหัสคำสั่ง ในที่สุดสิ่งที่เราสนใจก็คือความสามารถในการทำงานกับตัวเลขในฐาน 10 ไม่ใช่อย่างไร

ซิสเทมาบินาริโอ

ทีละเล็กทีละน้อย ระบบเลขฐานสองเริ่มสร้างมาตรฐานในตัวประมวลผลของคอมพิวเตอร์ เนื่องจากเป็นระบบที่ง่ายที่สุดและง่ายที่สุดในการติดตั้ง เนื่องจากต้องใช้ทรานซิสเตอร์น้อยลง สิ่งนี้ผลักไสการใช้การคำนวณทศนิยมไปยังหน่วยพิเศษเฉพาะที่ออกแบบมาเพื่อทำงานในลักษณะนั้นหรือเป็นคำสั่งการแปลงข้อมูลไบนารีเป็นทศนิยมอย่างง่าย

กล่าวอีกนัยหนึ่ง คอมพิวเตอร์สามารถทำงานกับตัวเลขทศนิยมและแนวคิดที่เป็นนามธรรมมากขึ้น เช่น ตัวเลขที่ซับซ้อนและจำนวนจินตภาพ แน่นอนว่าการสร้างโปรเซสเซอร์ที่ทำงานในระบบไบนารีนั้นต้องการความซับซ้อนน้อยกว่าการสร้างทศนิยมจากศูนย์ และก็คือระบบที่ออกแบบได้ดีที่สุดจะปรับขนาดจากแบบง่ายที่สุด ซึ่งไม่ใช่อะไรอื่นนอกจากการทำงานในระบบไบนารี

ไม่มีในแท็บเล็ตหรือพีซี

แท็บเล็ต Finanzas

หน่วยทศนิยมไม่ธรรมดาในซีพียูของพีซีที่เราใช้ในชีวิตประจำวัน แต่ในภาคส่วนจำนวนมาก จำเป็นต้องใช้หน่วยที่สามารถทำงานในฐาน 10 ด้วยความเร็วสูงเพื่อทำการคำนวณ ในความเป็นจริง คอมพิวเตอร์เครื่องแรกได้รับการออกแบบให้ทำงานกับตัวเลขทศนิยม เนื่องจากสิ่งเหล่านี้ยังไม่เป็นดิจิตอล แต่เป็นแอนะล็อก และเป็นรุ่นอิเล็กทรอนิกส์ของเครื่องคิดเลขเชิงกลรุ่นแรก

ปัจจุบันไม่มี ซีพียู สถาปัตยกรรมที่มีทั้งISA ARM และ x86 มีฮาร์ดแวร์ที่ช่วยให้พวกเขาทำงานโดยกำเนิดด้วยตัวเลขฐาน 10 แต่มีคำแนะนำบางอย่างที่อนุญาตให้แปลงข้อมูลที่เขียนด้วยเลขฐานสิบเป็นไบนารีด้วยการแลกเปลี่ยนและนั่นคือการสูญเสียความแม่นยำของข้อมูลดังนั้นโปรเซสเซอร์ x86 เรา การใช้งานในพีซีของเราไม่ถูกต้องสำหรับบางแอพพลิเคชั่นและบางตลาด

เป็นไปได้อย่างไรถ้าคนจำนวนมากบนพีซีทำงานกับแอปพลิเคชันการบัญชีเป็นประจำทุกวัน? คำอธิบายคือระดับความแม่นยำที่จำเป็นสำหรับการทำงานไม่ต้องการหน่วยที่ทำงานโดยตรงกับทศนิยม และแอปพลิเคชันเหล่านี้ใช้คำแนะนำการแปลงใน ISA ของทั้งพีซีและแท็บเล็ตเพื่อทำงาน

IBM เป็นราชินีแห่งการคำนวณทศนิยม

ไอบีเอ็ม พาวเวอร์10

ไม่ใช่บริษัทที่เก่าแก่ที่สุดในโลกของฮาร์ดแวร์ อินเทลแต่ไอบีเอ็ม บริษัทประวัติศาสตร์ในโลกแห่งการคำนวณซึ่งมีสัญญาขนาดใหญ่กับธนาคารขนาดใหญ่ของสหรัฐอเมริกามาโดยตลอดมาตั้งแต่ปี 1950 ตั้งแต่นั้นมา เมนเฟรมที่มีความสามารถในการทำงานกับเลขฐานสิบก็มีรายการบัญชีและการดำเนินการด้านการธนาคารและการเงินต่างๆ ทั้งหมดดำเนินการบนฐาน 10

นั่นเป็นเหตุผลที่ตัวประมวลผลที่ตั้งใจไว้ของยักษ์สีน้ำเงินดั้งเดิมสำหรับการใช้งานทางธุรกิจขนาดใหญ่รวมถึงหน่วยพิเศษสำหรับการคำนวณทศนิยมแม้ในปัจจุบัน โดยไม่ต้องดำเนินการใดๆ เพิ่มเติม โปรเซสเซอร์ POWER ในรุ่นล่าสุดได้รวมหน่วยที่มีความสามารถในการทำงานกับทศนิยม และโดยไม่ต้องออกจาก International Business Machines เรามี System Z10 ที่ประกอบขึ้นเป็นหน่วยประเภทนี้

ดังนั้นระบบการธนาคารและการเงินของยุโรปและสหรัฐอเมริกาจึงกลายเป็นตลาดที่มีกำไรมหาศาลสำหรับยักษ์ใหญ่สีน้ำเงินในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมา ซึ่งเป็นกรณีที่คล้ายกับฟูจิตสึในญี่ปุ่นมากที่มีโปรเซสเซอร์ ISA SP ARC ซึ่งคิดค้นโดย Sun Microsystems ราชินีในฝั่งญี่ปุ่นมานานหลายปีและยังคงเป็นเช่นนี้จนถึงทุกวันนี้