Dezimalberechnung: wenn CPUs nicht binär rechnen

wenn CPUs nicht binär rechnen

Wir assoziieren den Basis-2- oder Binärcode mit den Computern, die wir täglich verwenden, indem wir diese mit digitalen und nicht-analogen Signalen behandeln. Natürliche Weise. Wofür wird Dezimalrechnen verwendet und was sind die Merkmale dieses Prozessortyps?

Decimal Computing besteht aus Prozessoren mit der Fähigkeit, Zahlen zur Basis 10 zu verarbeiten, und in denen ihre Werte in Signifikanten von 0 bis 9 statt von 0 bis 1 gespeichert werden Aufgaben des täglichen Lebens ist dies nicht immer der Fall und es gibt Anwendungen, bei denen es erforderlich ist, dass ein Prozessor in der Basis 10 arbeiten kann.

Warum ist eine Dezimalrechnung notwendig?

Computación financiera dezimal

Beim dezimalen Rechnen gilt dasselbe wie beim wissenschaftlichen Rechnen, wo 64-Bit-Gleitkommaeinheiten erforderlich sind, da eine geringere Verwendung ungenaue Ergebnisse mit katastrophalen Folgen sowohl für die Wirtschaft als auch für das Experimentieren liefern kann.

Auf dem Gebiet der Hardware gilt: Je komplexer eine Darstellung in Bezug auf die Anzahl der darzustellenden Transistoren ist, desto komplexer ist es auch, damit zu arbeiten. Wenn wir von einem bestimmten Genauigkeitssystem sprechen, werden daher in Computern bei der Darstellung und Bedienung dieser Werte genauere numerische Darstellungssysteme verwendet, um die erforderliche Genauigkeit zu haben.

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Nun, es gibt eine Reihe von Anwendungen, insbesondere in Bezug auf Finanzen, E-Commerce und einige Webdienste, die Daten verarbeiten, die die Genauigkeit einer Einheit erfordern, die direkt mit Dezimalwerten arbeiten kann, entweder in Gleitkomma- oder Ganzzahlen. Und Sie haben vielleicht erraten, dass wir aufgrund der Märkte für dieselben Anwendungen über sehr spezifische Sektoren sprechen, die CPUs für Server verwenden.

Was sind die Grenzen des Binärsystems? Wenn wir das konventionelle binäre Gleitkommasystem nehmen, werden wir sehen, dass wir zum Beispiel, wenn wir etwas so Einfaches wie 0.1 in binär darstellen wollen, einen wiederkehrenden binären Bruch benötigen, der gegen Unendlich tendiert. Auf der anderen Seite, wenn wir es mit einem Dezimalsystem machen, können wir es als einfachen Bruch von 1/10 darstellen. Überlegen Sie einmal, was auf dem Finanzmarkt passieren würde, wenn die Zahlen aus Ungenauigkeiten nicht stimmen.

Binär und Dezimal auf derselben CPU

CPU-Rendering

Reines Dezimalrechnen kommt heute in Prozessoren nicht vor, auch nicht auf Serverebene. Denn die Basis, auf der ein Computer arbeitet, definiert sehr gut, wie nicht nur seine Ausführungseinheiten Daten verarbeiten, sondern auch, wie Anweisungen dekodiert werden und wie das System RAM auf den Speicher zugegriffen wird. Mit anderen Worten, wir stünden vor einem völlig anderen System und dessen Code wäre überhaupt nicht kompatibel.

Aus diesem Grund wurden standardmäßig die folgenden Regeln festgelegt, um die Leistung in Binär- und Dezimalfunktion zu kombinieren:

  • Die Codierung der Anweisungen erfolgt immer binär
  • Die Daten werden je nach Bedarf binär oder dezimal gespeichert.
  • Jeder Datentyp in Basis oder Typ, Gleitkomma oder Integer, wird von einem anderen Einheitentyp verarbeitet.
  • Die Speicheradressierung erfolgt immer binär, um Zugriffskonflikte zu vermeiden und dass die CPU mit zwei unterschiedlichen Spaces arbeiten muss.

Dies geschieht, um eine universelle Steuereinheit zu haben, die für die Erfassung und Dekodierung der Anweisungen verantwortlich ist. Am Ende des Tages interessiert uns, mit Zahlen zur Basis 10 operieren zu können und nicht wie.

System binario

Nach und nach wurde das Binärsystem in Computerprozessoren standardisiert, da es am einfachsten und am leichtesten zu implementieren war, da weniger Transistoren benötigt wurden. Dies verbannte die Verwendung von Dezimalrechnen auf speziell spezialisierte Einheiten, die dafür ausgelegt sind, auf diese Weise zu arbeiten, oder auf einfache Binär-zu-Dezimal-Datenumwandlungsbefehle.

Mit anderen Worten, Computer können mit Dezimalzahlen und noch abstrakteren Konzepten wie komplexen und imaginären Zahlen arbeiten. Natürlich erfordert die Erstellung eines Prozessors, der im Binärformat arbeitet, viel weniger Komplikationen als das Erstellen einer Dezimalzahl aus Null. Und es ist so, dass die am besten entwickelten Systeme von den einfachsten aus skalieren, was nichts anderes ist, als im Binärsystem zu arbeiten.

Nicht auf Tablets oder PC verfügbar

Finanzas-Tablet

Dezimaleinheiten waren in den PC-CPUs, die wir in unserem täglichen Leben verwenden, nicht üblich, aber in einer Vielzahl von Sektoren ist es notwendig, Einheiten zu verwenden, die in der Lage sind, mit hoher Geschwindigkeit in der Basis 10 zu arbeiten, um ihre Berechnungen durchzuführen. Tatsächlich waren die ersten Computer für die Arbeit mit Dezimalzahlen konzipiert, da diese noch nicht digital, sondern analog und die elektronischen Versionen der ersten mechanischen Rechenmaschinen waren.

Zurzeit nicht CPU Architektur mit beiden ISA ARM und x86 verfügen über die Hardware, die es ihnen ermöglicht, nativ mit Zahlen zur Basis 10 zu arbeiten, aber sie enthalten einige Anweisungen, die es ermöglichen, dezimal in binär geschriebene Daten mit einem Kompromiss und dem Verlust der Genauigkeit der Daten umzuwandeln Verwendung in unseren PCs sind für bestimmte Anwendungen und bestimmte Märkte nicht gültig.

Wie ist das möglich, wenn täglich viele Leute am PC mit Buchhaltungsanwendungen arbeiten? Die Erklärung ist, dass die Genauigkeit, die sie für ihre Arbeit benötigen, keine Einheit erfordert, die direkt mit Dezimalzahlen arbeitet, und diese Anwendungen verwenden die Umrechnungsanweisungen in der ISA sowohl des PCs als auch des Tablets, um ihre Arbeit zu erledigen.

IBM ist die Königin des Dezimalrechnens

IBM-Power10

Das älteste Unternehmen der Hardware-Welt ist es nicht Intel, aber IBM. Historisches Unternehmen in der Computerwelt, das seit den 1950er Jahren immer große Verträge mit den großen Banken der Vereinigten Staaten hatte. Seitdem trugen seine Mainframes mit der Fähigkeit, mit Dezimalzahlen zu arbeiten, Buchhaltungseinträge und verschiedene Bankgeschäfte und Finanzen, die alle auf einer Basis von 10 betrieben wurden.

Aus diesem Grund enthalten die Prozessoren des ursprünglichen Blauen Riesen für den großtechnischen Einsatz auch heute noch spezialisierte Einheiten für dezimales Rechnen. Ohne weiter zu gehen, haben die POWER-Prozessoren der letzten Generationen eine Einheit enthalten, die mit Dezimalzahlen arbeiten kann, und ohne die International Business Machines zu verlassen, haben wir ihr System Z10, das eine solche Einheit bildet.

So hat sich das Banken- und Finanzsystem Europas und der USA in den letzten Jahrzehnten zu einem äußerst lukrativen Markt für den blauen Riesen entwickelt, ein Fall, der Fujitsu in Japan mit seinen von Sun Microsystems erfundenen ISA SP ARC Prozessoren sehr ähnlich ist die Königin seit Jahren an den Ufern des japanischen Landes und ist es auch heute noch.