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frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 00:41

Ich habe hier noch so ne aufgabe aus ner alten prüfung zum vorbereiten auf die echte prüfung stehen:

Gegeben sei das Bitmuster einer dualen Gleitkommazahl nach dem IEEE Standard 754 (1 Bit Vorzeichen, Charakteristik (transformed exponent) 8 bit, bias 127, Bruch (fraction) 23 Bit). Bestimmen sie den dezimalwert:

Steht dann da "die zahl":
1. zeile: 0100010011010001
2. zeile: 0010000000000000

beide reihen stehen genau untereinander, sollen also eine zahl darstellen.
nach dem 1. zeichen in der 1. zeile ist ein verdickter strich. und nach dem 9. zeichen in der 1. zeile ist ein verdickter strich.

fragen jetzt:
ist das 1. bit ein vorzeichen? zu was zählt das vorzeichen? zur mantisse?

was ist "Charakteristik (transformed exponent) 8 Bit" ?
bedeutet das, daß das 2.-9. zeichen in zeile 1 für den exponent reserviert ist? welche basis hat denn dann der exponent? hat der auch ein vorzeichen? ja, nein, immer?

was zum teufel bedeutet "bias=127" ?

bruch (fraction) 23 bit bedeutet dann wohl, daß der rest der beiden zeilen für die mantisse bestimmt ist, oder? hat der nochmal extra ein vorzeichen, oder ist das schon das, was am anfang angegeben ist?

..und woher weiß ich überhaupt, ob das ding jetzt im B-1 oder B -Komplement angegeben ist?


..was meint ihr dazu?
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Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 01:13

ich fühle mich einfach mal angesprochen.

ganz einfach:

1 bit Vorzeichen: 0 -> positiv Zahl, 1 -> negative Zahl
8 bit Charakteristik: in diesem Fall wird zum Exponenten 2^7 addiert
23 bit Mantisse: wichtig: IEEE heißt, "1," als hidden bit

Angewandt:

VZ: 0 -> postive Zahl
Char: 10001001 ->Exponent= (2^7)+(2^3)+(2^0)-(2^7)
Mantisse: 10100010010000000000000

Ausgerechnet:

((-1)^VZ)*(1,0*Mantisse)*((2^(c-2^7))

1,10100010010000000000000(2)*2^9

(1673/1024)*2^9 = 836,5(10)


Mit 1er oder 2er Komplement hat das vorerst nichts zu tun. Das braucht man nur bei der Subtraktion im 2er Komplement.
Wird diese Zahl und diese Normierung gegeben, dann ist davon auszugehen, dass die Zahl weder im 1er noch im 2er Komplement vorliegt...

informatik 1 für elektrotechniker und technische informatik???
"Some men see things as they are and say why. I dream things that never were and say, why not?" John F. Kennedy

Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 02:11

ok ich verstehe jetzt - also einfach eine zahl nach einer neuen norm.

(meiner ansicht nach kam es nirgendswann im unterricht vor. in den alten prüfungen kamen diese sachen aber vor. es ist deshalb entweder möglich, daß ich was verschlafen habe, oder daß sie es in den neuen prüfungen rausnehmen werden und es doch nicht mehr vorkommt.)

..es sind aber trotzdem nach der erklärung noch fragen:

exponent: 10001001 -> =(2^7 + 2^3 + 2^0) ist klar.

aber du hast geschrieben "8 bit Charakteristik: in diesem Fall wird zum Exponenten 2^7 addiert". warum ziehst du das dann in der zeile für den exponent wieder mit "- 2^7" davon ab, statt es zu addieren?

und wo kommt das "*2^9" jetzt tatsächlich her? -> "(2^7)+(2^3)+(2^0)-(2^7)" sind doch = "2^3 + 2^0"

..und was wäre jetzt, wenn ich mal einen negativen exponent hätte/bräuchte? wie würde dieser dann verwirklicht ?
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Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 03:28

dein post ist mehr als verwirrend ticket.

Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 03:53

bei mir war's mathe spezial: numerik :)

die IEEE "eye, triple-E" ist übrigens die "Institute of Electrical and Electronics Engineers", eine art gremium für bestimmte standards.

zum thema direkt sag ich ma nix, das hab ich nämlich größtenteils wieder verdrängt :)

Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 04:06

cool, wenn der einen den post schon sogar verwirrend findet, dann ist ja nicht schlimm, wenn ich nicht auf anhieb ganz vollständig durchblicke..

aber wäre schon schön, wenn ich alles vollständig kapieren würde. diese aufgabe war bis jetzt in jeder alten prüfung drin. das kann ich mir fast nicht vorstellen, daß das jetzt nicht vorkommen wird.

da muß ich irgendwo was verschlafen haben, wenn ich das nicht mitgekriegt oder bei mir in den blättern drin habe.
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Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 10:27

Zitat von »fksystems«

Ich habe hier noch so ne aufgabe aus ner alten prüfung zum vorbereiten auf die echte prüfung stehen:

Gegeben sei das Bitmuster einer dualen Gleitkommazahl nach dem IEEE Standard 754 (1 Bit Vorzeichen, Charakteristik (transformed exponent) 8 bit, bias 127, Bruch (fraction) 23 Bit). Bestimmen sie den dezimalwert:

Steht dann da "die zahl":
1. zeile: 0100010011010001
2. zeile: 0010000000000000

beide reihen stehen genau untereinander, sollen also eine zahl darstellen.
nach dem 1. zeichen in der 1. zeile ist ein verdickter strich. und nach dem 9. zeichen in der 1. zeile ist ein verdickter strich.

fragen jetzt:
ist das 1. bit ein vorzeichen? zu was zählt das vorzeichen? zur mantisse?

Ja,, Ja

Zitat


was ist "Charakteristik (transformed exponent) 8 Bit" ?
bedeutet das, daß das 2.-9. zeichen in zeile 1 für den exponent reserviert ist? welche basis hat denn dann der exponent? hat der auch ein vorzeichen? ja, nein, immer?

,Ja, Basis 2, Vorzeichen ergibt sich aus (-bias)+exp

Zitat


was zum teufel bedeutet "bias=127" ?

Dass der Exponent um 127 ins negative verschoben ist.

Zitat


bruch (fraction) 23 bit bedeutet dann wohl, daß der rest der beiden zeilen für die mantisse bestimmt ist, oder? hat der nochmal extra ein vorzeichen, oder ist das schon das, was am anfang angegeben ist?

Ja, das was am Anfang vorgegeben ist.

Zitat


..und woher weiß ich überhaupt, ob das ding jetzt im B-1 oder B -Komplement angegeben ist?


Das Ding ist in überhaupt keinem Komplement angegeben. Die Mantisse codiert die Werte innerhalb der Basis des Exponenten, also zwischen 1.0 und 2.0, die Zahl ergibt sich dann aus
(exp-bias)*frac

Schau mal: Hier kannst Du zum besseren Verständnis ein bisschen spielen.

Gruß, jmaass

Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 11:19

Zitat von »fksystems«


aber du hast geschrieben "8 bit Charakteristik: in diesem Fall wird zum Exponenten 2^7 addiert". warum ziehst du das dann in der zeile für den exponent wieder mit "- 2^7" davon ab, statt es zu addieren?

die allg formel zur bestimmung des exponenten ist:
E = C - 1/2 * B^cstellen
E= exponent
C= charakteristik
B= basis (hier 2)
cstellen =anzahl der stellen die für die char vernwendet werden.
im bsp war das 8, da die basis 2 ist kann man das 1/2 als 2^-1 mit reinziehen ;)

die mantisse kannst du eigenltihc einfach ausrechnen indem du einfach die zahl wie gehabt bestimmst und dann noch die komma verscheibung berücksichtigst, also für jede verschiebung des kommas nach links vom exponenten 1 abziehen.
und bei ieee natürlich wie shcon erwähnt das hiddenbit (die 1 vor dem komma die nicht dargestellt wird!) nicht vergessen
[table][tr][td] [/td][td]

Zitat

kaum denkt man, die dummheit hat ihre untere grenze erreicht, kommt schon der nächste zum limbo-contest um die ecke...
Y0Gi [/td][/tr][/table]

Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 13:37

oberer beitrag:

>> ,Ja, Basis 2, Vorzeichen ergibt sich aus (-bias)+exp

d.h., es gibt keine negative exponenten-angabe ?

..gibt es denn auch einen negativen bias oder ist der immer positiv? bedeutet der bias also, wie weit der exponent ins negative verschoben wird?


unterer beitrag:

>> die allg formel zur bestimmung des exponenten ist:
E = C - 1/2 * B^cstellen
E= exponent
C= charakteristik
B= basis (hier 2)
cstellen =anzahl der stellen die für die char vernwendet werden.
im bsp war das 8, da die basis 2 ist kann man das 1/2 als 2^-1 mit reinziehen
---
>> im bsp war das 8

die charaktieristik war = 8 ? C also = 8 setzen ?


>> cstellen =anzahl der stellen die für die char vernwendet werden.

>> kann man das 1/2 als 2^-1 mit reinziehen

was ist "die char" ? warum dann "-1" ?
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Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 14:13

update:
den ganzen müll jetzt mal beiseite. ich hab das ganze jetzt so verstanden:

- 1. bit vorzeichen ob plus oder minus
- dann die nächsten 8 bit exponent-angabe ("8 bit charakteristik" sagt aus, daß der exponent 8 bit und nicht meinetwegen 13 bit lang ist. negative angaben gibt es dabei im exponent nicht.
- "bias 127" heißt, daß vom exponent immer 127 am ende abgezogen wird. (da fällt mir auf, daß mit dieser art und weise die negativen exponenten realisiert werden können.)
- die exponent-Basis ist immer 2
- der rest ist die mantisse, und zwar die rechte seite nach dem komma. links davor wird noch eine 1 als hidden bit vorgesetzt, bevor man es ausrechnet.

frage jetzt noch:
irgendwo habe ich gelesen, daß die 1, die man als hidden bit davorsetzen kann, auch unter bestimmten umständen zu einer 0 werden kann und man dann dort eine 0 hinsetzen muß.

wann ist das so? und warum zeigt die eine seite mit dem java-zahlen rechner da unter keiner einzigsten einstellungsmöglichkeit eine 0 als hidden bit an? gibts das mit dem 0 statt 1 als hidden bit doch nicht oder wann gibt es das?
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Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 14:41

die 1 ist bei normaler darstellung ja implizit, wie bereits festgestellt. wenn die charakteristik 0 ist, impliziert das bei den standard formaten (32 und 64bit float) eine 0 statt der 1; ansonsten immer 1, ausser wenn die charakteristik nur aus 1en besteht:
dann: mantisse = 0: overflow
mantisse != 0: not a number, nan.

Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 15:05

meinst du mit charakteristik die rohen daten da, die in den 8 bits da stehen, oder jetzt schon irgendwie mit der bias-zahl abgezogen?

also auf gut deutsch:
wenn da jetzt als exponent 00000000 oder 11111111 steht, dann eine 0 als hidden bit statt einer eins? oder noch anders?

aber da oben hat ja jetzt jemand ne seite mit nem java-rechner angegeben http://www.h-schmidt.net/FloatApplet/old/IEEE754de.html

warum macht der mir dann da keine 0 statt ner 1 hin, wenn ich die beiden kombinationen andrücke? ist der dann unvollständig oder was ist damit?
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Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 15:43

char = charakteristik
das sind die "rohdaten"  mit der oben genanten formel kannst du dadraus den exponenten errechnen.

die 2^-1 sache:  1/2  (ein halb) ist das gleich wie 2^-1
und 2^-1 * 2^8 = 2^(8-1) = 2^7

zum hidden bit: afaik ist das biem IEEE IMMER da!
es gibt nur eine übereinkunft dabei: eine zahl nur aus nullen ist 0  (sonst könnte man die null ja nicht darstellen ;))



sehr beliebt zu solchen aufgaben ist es auch die grösste, kleinste und kleinste positiv darstellbare zahl anzugeben
[table][tr][td] [/td][td]

Zitat

kaum denkt man, die dummheit hat ihre untere grenze erreicht, kommt schon der nächste zum limbo-contest um die ecke...
Y0Gi [/td][/tr][/table]

Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 17:00

Zitat von »fksystems«

aber du hast geschrieben "8 bit Charakteristik: in diesem Fall wird zum Exponenten 2^7 addiert". warum ziehst du das dann in der zeile für den exponent wieder mit "- 2^7" davon ab, statt es zu addieren?

Da die Zahl schon normiert vorliegt, wurde schon 2^7 addiert, weswegen das erste bit der char. gesetzt ist. will man den exponenten haben muss man es wieder abziehen.

Zitat von »fksystems«

und wo kommt das "*2^9" jetzt tatsächlich her? -> "(2^7)+(2^3)+(2^0)-(2^7)" sind doch = "2^3 + 2^0"


8+1 = 9...

Zitat von »fksystems«


..und was wäre jetzt, wenn ich mal einen negativen exponent hätte/bräuchte? wie würde dieser dann verwirklicht ?


Char. für 2^-2: 00000101 -> Exponent: 2^5-2^7
"Some men see things as they are and say why. I dream things that never were and say, why not?" John F. Kennedy

Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 18:04

ok danke. naja ganz zuende blicke ich nicht durch. die seite mit dem java-modul zeigt immer noch am besten, was rauskommen könnte.

das mit dem 0 bei allen stellen =null habe ich verstanden. das mit einträgen wie unendlich und sonst noch sowas habe ich noch nicht kapiert. der rest st auch klar. ich habe ja gesehen jetzt, was in dem teil wo und wann passiert.

ansonsten werde ich mich mal drauf verlassen, daß so etwas nicht vorkommt und nur das ausrechnen von diesen zahlen ohne extra-kniffel in diesem zahlenformat vorkommt. ist ehe nur eine von vielen unteraufgaben.




oder moment, da war noch was:
was ist eine zahlenbereichsüberschreitung/unterschreitung bei gleitpunktzahlen? bei welchem wert zählt das als überschreitung/unterschreitung?

wenn die mantisse über/unterschritten wird oder wenn der exponent über/unterschritten wird, oder bei beidem?
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Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 18:58

das wird wohl eine zahl sein, die mit der gegebenen formatierung nicht mehr darstellbar ist.


interessante zahlen sind hierbei die kleinste positive zahl die dargestellt werden kann und die größte. werden diese zahlen unter- bzw. überschritten, kann die zahl nicht dargestellt werden.
"Some men see things as they are and say why. I dream things that never were and say, why not?" John F. Kennedy

Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 23:30

hm.. welches zählt denn dann zu unterschreitung?

die versionen, wo die darzustellende zahl zu stark ins negative geht, oder die versionen, wo jeweils die zahl zu nahe an der null liegt (beide, egal ob positiv oder negativ.)?

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Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Mittwoch, 17. März 2004, 23:43

Zitat von »TheBigTicket«

ich fühle mich einfach mal angesprochen.

ganz einfach:

1 bit Vorzeichen: 0 -> positiv Zahl, 1 -> negative Zahl
8 bit Charakteristik: in diesem Fall wird zum Exponenten 2^7 addiert
23 bit Mantisse: wichtig: IEEE heißt, "1," als hidden bit

Angewandt:

VZ: 0 -> postive Zahl
Char: 10001001 ->Exponent= (2^7)+(2^3)+(2^0)-(2^7)
Mantisse: 10100010010000000000000

Ausgerechnet:

((-1)^VZ)*(1,0*Mantisse)*((2^(c-2^7))

1,10100010010000000000000(2)*2^9

(1673/1024)*2^9 = 836,5(10)


Mit 1er oder 2er Komplement hat das vorerst nichts zu tun. Das braucht man nur bei der Subtraktion im 2er Komplement.
Wird diese Zahl und diese Normierung gegeben, dann ist davon auszugehen, dass die Zahl weder im 1er noch im 2er Komplement vorliegt...

informatik 1 für elektrotechniker und technische informatik???


Das mag zwar im prinzip richtig sein...
Aber irgendwie kapiert das keiner was du da machst und falsch ist das Ergebnis auch noch...

Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Donnerstag, 18. März 2004, 04:53

Zitat von »DustPuppy«

Das mag zwar im prinzip richtig sein...
Aber irgendwie kapiert das keiner was du da machst und falsch ist das Ergebnis auch noch...


Ich habe zwar nicht nach Rechenfehlern gekuckt, aber wenn du präzisieren könntest, was konkret falsch ist, bzw. wie du auf ein anderes Ergebnis gekommen bist, dann würde das schon mehr bringen als so ein Kommentar.

"Some men see things as they are and say why. I dream things that never were and say, why not?" John F. Kennedy

Re: frage zu normierte gleitkommazahlen aufgabe

Donnerstag, 18. März 2004, 12:56

also ich komme da bei dem obene geschriebenen rechenweg aufs gleiche ergebnis
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Zitat

kaum denkt man, die dummheit hat ihre untere grenze erreicht, kommt schon der nächste zum limbo-contest um die ecke...
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