Qu'est-ce qu'une unité à virgule flottante?
Une unité à virgule flottante est un bloc fonctionnel d'un processeur d'ordinateur qui effectue des opérations arithmétiques à virgule flottante. Également connue sous le sigle FPU, une unité à virgule flottante peut également être un co-processeur physiquement séparé. Une FPU accède généralement aux données via les mêmes modes d'adressage que le reste du processeur et inclut généralement ses propres registres. Un processeur utilise une FPU pour calculer des fonctions arithmétiques trigonométriques, logarithmiques et de base à virgule flottante. Il utilise également une FPU pour charger, stocker et comparer des nombres dans plusieurs types de données entiers et à virgule flottante.
De nombreux processeurs n'incluent pas une unité à virgule flottante. La plupart des microprocesseurs produits par Intel Corporation et Motorola Incorporated avant la fin des années 1980 n'en comprennent pas un, par exemple. De nombreux processeurs RISC (Reduced Instruction Set Computing) et contrôleurs intégrés n'en possèdent pas non plus. Ces puces incluent une unité logique arithmétique (ALU) pour effectuer des fonctions arithmétiques de base et logiques au niveau du bit. Les calculs en virgule flottante sont toutefois gérés par un co-processeur externe ou une bibliothèque de logiciels.
La plupart des processeurs et logiciels utilisent la norme IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) pour les opérations en virgule flottante. La norme IEEE-754 a été publiée pour la première fois en 1985 et élargie en 2008 pour inclure des types de données supplémentaires. Il définit plusieurs types de données à nombre entier et à virgule flottante, chacun avec sa propre précision, représentation et plage numérique. Il définit également de nombreuses opérations arithmétiques, méthodes d'arrondissement et traitement des exceptions, comme une division par zéro. Que le calcul soit effectué par une unité à virgule flottante ou non, la norme à virgule flottante IEEE garantit des résultats identiques.
Outre l’addition, la soustraction, la multiplication et la division, une unité à virgule flottante peut effectuer de nombreuses autres opérations. Celles-ci incluent souvent des calculs d'échelle, de racine carrée et logarithmique. Des fonctions trigonométriques sinus, cosinus et partiellement tangentes sont également fournies. Les nombres entiers et les nombres à virgule flottante peuvent être comparés avec la FPU et convertis d'une précision à une autre. Ils peuvent également être arrondis dans les deux sens et stockés directement dans la mémoire principale du processeur.
La FPU d'un processeur graphique peut inclure des fonctions souvent répétées communes à la rotation ou à l'animation d'objets en trois dimensions. De nombreux contrôleurs intégrés sont conçus avec des processeurs optimisés pour le traitement du signal numérique (DSP). Ceux-ci peuvent être utilisés dans des applications audio et de communication et peuvent contenir des FPU, qui conviennent bien aux transformées de Fourier rapides (FFT), par exemple. Les processeurs de cryptographie incluent souvent une FPU pour le calcul à grande vitesse d'algorithmes de cryptage lourds en mathématiques. Les processeurs multicœurs généraux peuvent également inclure une unité à virgule flottante pour chaque cœur de processeur standard.