在FPGA中,二进制数的表示主要分为整数和浮点数两大类,具体方法如下:
一、整数表示方法
二进制原码、反码、补码 - 原码:
符号位+绝对值(如+1010110表示+106)
- 反码:符号位不变,其余位取反(如-1010110表示1101001)
- 补码:反码+1(如-1010110表示1101010),运算时统一使用补码
有符号数与无符号数 - 无符号数:
仅符号位为0,范围0~2^n-1(如8位无符号数0~255)
- 有符号数:符号位为1,范围-2^(n-1)~2^(n-1)-1(如8位有符号数-128~127)
溢出检测 - 无符号数溢出:最高位进位
- 有符号数溢出:正数+正数=负数,或负数+负数=正数
二、浮点数表示方法
采用 IEEE 754标准
,单精度(32位)和双精度(64位)是常见形式,包含符号位、指数位和尾数位:
单精度: 1位符号位+8位指数位+23位尾数位 双精度
指数采用偏置表示(如单精度偏置127)
三、应用场景
定点数:适用于整数运算,如算术逻辑单元(ALU)
浮点数:适用于需要大动态范围的科学计算,如信号处理
四、注意事项
位数选择需平衡精度与存储需求,位数越多精度越高但存储占用越大
实际设计中需考虑运算单元的实现复杂度,如补码运算的逻辑门数量