Co je jednotka s pohyblivou řádovou čárkou?

Jednotka s pohyblivou řádovou čárkou je funkční blok počítačového procesoru, který provádí aritmetické operace s pohyblivou řádovou čárkou. Jednotka s plovoucí desetinnou čárkou, známá také pod zkratkou FPU, může být také fyzicky odděleným spolu-procesorem. FPU obvykle přistupuje k datům prostřednictvím stejných adresovacích režimů jako zbytek procesoru a obvykle zahrnuje své vlastní registry. Procesor používá FPU k výpočtu trigonometrických, logaritmických a základních aritmetických funkcí s pohyblivou řádovou čárkou. Používá také FPU k načtení, uložení a porovnání čísel v několika typech dat typu integer a floating point.

Mnoho procesorů nezahrnuje jednotku s pohyblivou řádovou čárkou. Většina z mikroprocesorů vyráběných společnostmi Intel Corporation a Motorola Incorporated před koncem 80. let například jeden nezahrnuje. Mnoho procesorů RISC (Reduced Instruction Set Computing) a zabudované řadiče jeden nemají. Tyto čipy obsahují aritmetickou logickou jednotku (ALU) pro provádění základních celočíselných aritmetických a bitových logických funkcí. Matematiku s pohyblivou řádovou čárkou však zpracovává externí procesor nebo softwarová knihovna.

Většina procesorů a softwarových systémů implementuje standard institutu elektrických a elektronických inženýrů (IEEE) pro operace s pohyblivou řádovou čárkou. Standard IEEE-754 byl poprvé vydán v roce 1985 a v roce 2008 rozšířen o další datové typy. Definuje několik celočíselných a pohyblivých řádů datových typů, každý s vlastní přesností, reprezentací a číselným rozsahem. Definuje také mnoho aritmetických operací, metody zaokrouhlování a zpracování výjimek, jako je dělení nulou. Ať už matematiku provádí jednotka s pohyblivou řádovou čárkou nebo ne, standard IEEE s pohyblivou řádovou čárkou zaručuje shodné výsledky.

Kromě sčítání, násobení a dělení může jednotka s pohyblivou řádovou čárkou provádět mnoho dalších operací. Mezi ně často patří škálování, druhá odmocnina a logaritmické výpočty. Obvykle jsou také k dispozici sinusové, kosinové a parciálně tečné trigonometrické funkce. Celá čísla a čísla s pohyblivou řádovou čárkou lze porovnat s FPU a převést z jedné přesnosti na druhou. Mohou být také zaokrouhleny v obou směrech a uloženy přímo do hlavní paměti procesoru.

FPU grafického procesoru může zahrnovat často opakované funkce společné pro rotaci nebo animaci trojrozměrných objektů. Mnoho vestavěných řadičů je navrženo s procesory optimalizovanými pro digitální zpracování signálů (DSP). Ty mohou být použity v audio a komunikačních aplikacích a mohou obsahovat FPU, které jsou dobré například u rychlých Fourierových transformací (FFT). Kryptografické procesory často zahrnují FPU pro vysokorychlostní výpočet matematických šifrovacích algoritmů. Obecné vícejádrové procesory mohou také zahrnovat jednu jednotku s pohyblivou řádovou čárkou pro každé běžné jádro procesoru.