Keil C51环境下64位浮点库的设计

李文昭,王虹,李庆

(1.河北大学 静电研究所, 河北 保定 071002;2.河北大学 电子信息工程学院, 河北 保定 071002)

随着电子技术的不断发展,在控制领域广泛使用的8051系列单片机也有了长足的发展,一些采用新技术的8051系列单片机不断出现,如NXP的LPC900系列[1]、STC的1T系列[2]、SiLabs的C8051F[3]系列等,这些产品的计算能力较传统8051系列单片机有了几十倍甚至上百倍的提升.曾经以控制为主的单片机,已有能力进行一些相对复杂的计算.然而目前针对8051的各种C语言编译器在数据类型上仅支持到float型变量[4].Keil作为目前国内使用最广泛的单片机集成开发环境,虽然支持了“double”关键字,但是其对double类型的变量仍然只是转为float型处理[4],实际计算精度并没有达到IEEE-754双精度浮点数的标准.针对目前C51编译器的不足,采用数组分部处理数据[5]，在Keil C51环境下设计了符合IEEE-754双精度标准的浮点库,实现基本的四则运算,满足了在控制领域中需要进行高精度计算的特殊要求.

1 IEEE-754 标准

IEEE-754二进制浮点数算术标准定义了浮点数的表示格式，是目前广泛使用的浮点数格式标准,被多数CPU和浮点运算器采用.在IEEE-754标准中规定了单精度(32位)、扩展单精度(43位以上,不常用)、双精度(64位)和扩展双精度(79位以上)[6-8]4种浮点数的表示方式.IEEE-754二进制浮点数算术标准利用科学计数法来表示实数,一个符合IEEE-754的浮点数F被划分为3个字段,表示为如下形式：

F=(-1)S×M×2E，

(1)

其中,F是所表示的浮点数.S是符号位,占用1位二进制数宽度，E是阶码,也就是指数,用移码表示,在双精度浮点数中阶……