MIPS架构处理器对QNAN的处理与浮点异常
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更新于2024-08-07
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"STM32F103xx微控制器用户手册中文版,专注于永磁同步电机(PMSM)的FOC软件库"
标题和描述提到的知识点主要涉及到浮点处理单元(FPU)中的静默非数值(QNAN)概念及其在MIPS32架构中的处理方式。
QNAN,即静默非数字(Quiet Not-a-Number),是浮点计算中的一种特殊值,用于表示无效或不可用的数据。当计算过程中出现除零、溢出或其他非法操作时,可能会生成QNAN。与信号非数字(SNaN)不同,QNAN不会引发浮点异常,而是无噪音地传递诊断信息,允许程序继续执行而不中断。QNAN的目的是在浮点运算和格式转换中保留错误信息,以便在需要时进行调试。
在MIPS32架构中,QNANs的处理遵循一定的规则。当QNAN作为操作数参与运算时,不会触发异常,而是返回一个QNAN结果。如果可能,这个结果会是输入QNAN值之一。在某些情况下,如没有QNAN输入操作数的无效操作,处理器可能会创建新的QNAN值。表6.3列出了这些情况下的QNAN生成规则,特别是在定点格式转换中,为了满足IEEE标准,这些值会被转换为“整数QNAN”。
此外,当CPU在硬件层面处理NAN时,如果选择了传递输入NAN操作数到指令输出而不是触发未使用的浮点异常,并且FCSR(浮点控制状态寄存器)的NAN2008位设置为1,那么输入NAN操作数的尾数部分会被尽可能地保留。这意味着,如果输入是一个QNAN,它的尾数将原封不动地传递到输出。
表6.3提供了新QNAN值的具体二进制表示,根据FCSR的不同设置(NAN2008 = 0或NAN2008 = 1),对于单精度和双精度浮点,以及不同类型的定点格式,都有对应的QNAN生成规则。
总结来说,QNAN在MIPS32架构中的处理涉及到浮点运算的异常处理机制,以及如何在不同的计算和格式转换场景下保留错误信息。这对于理解和优化在STM32F103xx微控制器上运行的涉及浮点计算的程序,尤其是永磁同步电机的FOC(磁场定向控制)软件库,具有重要的实际意义。
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