Co to jest zmiennoprzecinkowy?

Pomimo konkretnie brzmiącej nazwy zmiennoprzecinkowa jest czymś, co technicznie nie istnieje. Ludzie nie mogą udowodnić swojego istnienia, ale są używane miliony razy dziennie w operacjach komputerowych. Jak i dlaczego tak się dzieje, jest fascynujące dla wielu osób.

Punkt zmiennoprzecinkowy to w istocie liczba. Z technicznego punktu widzenia jest to cyfrowa reprezentacja liczby, przybliżenie rzeczywistej liczby. Jednak nie istnieje na liniach liczbowych ani na stronach podręczników do matematyki. Punkty zmiennoprzecinkowe stanowią podstawę obliczeń komputerowych.

Zwykle liczby te są kombinacją liczb całkowitych i ich różnych mnożników. Pod względem komputerowym numer dwa jest zwykle podstawą takiej operacji. Korzystając z takiej bazy i różnych wykładników, komputer wykona operacje o milionach. Zdecydowana większość tych operacji opiera się na liczbach zmiennoprzecinkowych.

Ideą liczb zmiennoprzecinkowych jest generowanie wystarczającej liczby losowej, aby zasilić często złożone interakcje danych, które składają się na najbardziej podstawowe i bardziej skomplikowane funkcje komputera. Na przykład wyświetlenie daty i godziny może zająć kilka lub może dużą garść obliczeń, w zależności od wielu zmiennych. Wyświetlanie opcji i wyników dla programów intensywnie korzystających z grafiki może jednak wymagać obliczeń liczonych w milionach.

Czasem interesującym produktem ubocznym tych obliczeń jest to, że liczby, które byłyby równe na linii liczbowej lub w równaniach numerycznych, mogą współistnieć. Na przykład zarówno 0,01 x 10 (1), jak i 1,00 x 10 (-1) są równe 0,1, jeśli piszemy je jako części równania, ale obliczenia zmiennoprzecinkowe pozwalają na to, że są zapisane inaczej. Równania, które zwykle chcą maksymalnie uprościć rzeczy, nie są obliczeniami zmiennoprzecinkowymi i odwrotnie.

Jednym z problemów związanych z takimi obliczeniami, który jest dość niepopularny wśród twórców oprogramowania finansowego, których użytkownicy wymagają dokładnych obliczeń z dokładnością do mniejszych części dziesiętnych, jest to, że liczby wcale nie są określone. Dobrze jest podać godzinę i datę za pomocą tego rodzaju obliczeń, ale określenie wartości netto firmy międzynarodowej na dany rok obrotowy wymaga znacznie bardziej precyzyjnej rachunkowości numerycznej niż nieodłącznego losowego wyniku, jaki zapewni obliczenie zmiennoprzecinkowe. Same słowa sugerują, że liczby wcale nie są stabilne, a ten rodzaj niepewności sprawia, że ​​eksperci finansowi nie czują się komfortowo.

Arytmetyka zmiennoprzecinkowa jest jednak popularna wśród producentów sprzętu i oprogramowania na całym świecie. Jednym z najpopularniejszych obecnie standardów jest standard IEEE, międzynarodowy zestaw wytycznych dotyczących strukturyzacji i analizy tych obliczeń. Ten standard stanowi podstawę wielu języków programowania i protokołów bezpieczeństwa.