¿Qué es una unidad de coma flotante?

Una unidad de coma flotante es un bloque funcional de un procesador de computadora que realiza operaciones aritméticas de coma flotante. También conocido por el acrónimo FPU, una unidad de punto flotante también puede ser un coprocesador físicamente separado. Una FPU generalmente accede a los datos a través de los mismos modos de direccionamiento que el resto del procesador y generalmente incluye sus propios registros. Un procesador usa una FPU para calcular funciones aritméticas de coma flotante trigonométricas, logarítmicas y básicas. También utiliza una FPU para cargar, almacenar y comparar números en varios tipos de datos enteros y de coma flotante.

Muchos procesadores no incluyen una unidad de coma flotante. La mayoría de los microprocesadores producidos por Intel Corporation y Motorola Incorporated antes de fines de la década de 1980 no incluyen uno, por ejemplo. Muchos procesadores y controladores integrados de Computación de conjuntos de instrucciones reducidos (RISC) tampoco tienen uno. Estos chips incluyen una unidad lógica aritmética (ALU) para realizar funciones aritméticas enteras básicas y lógicas bit a bit. Sin embargo, las matemáticas de punto flotante son manejadas por un coprocesador externo o una biblioteca de software.

La mayoría de los procesadores y sistemas de software implementan el estándar del Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos (IEEE) para operaciones de punto flotante. El estándar IEEE-754 se lanzó por primera vez en 1985 y se expandió en 2008 para incluir tipos de datos adicionales. Define varios tipos de datos enteros y de coma flotante, cada uno con su propia precisión, representación y rango numérico. También define muchas operaciones aritméticas, métodos de redondeo y manejo de excepciones como una división por cero. Ya sea que la matemática sea realizada por una unidad de coma flotante o no, el estándar de coma flotante IEEE garantiza resultados idénticos.

Además de la suma, resta, multiplicación y división, una unidad de coma flotante puede realizar muchas otras operaciones. Estos a menudo incluyen escala, raíz cuadrada y cálculos logarítmicos. Por lo general, también se proporcionan funciones trigonométricas de seno, coseno y tangente parcial. Los números enteros y de coma flotante pueden compararse con la FPU y convertirse de una precisión a otra. También pueden redondearse en cualquier dirección y almacenarse directamente en la memoria principal del procesador.

La FPU de un procesador de gráficos puede incluir funciones repetidas a menudo comunes a la rotación o animación de objetos tridimensionales. Muchos controladores integrados están diseñados con procesadores optimizados para el procesamiento de señal digital (DSP). Estos pueden usarse en aplicaciones de audio y comunicaciones y pueden contener FPU, que son buenos en transformaciones rápidas de Fourier (FFT), por ejemplo. Los procesadores de criptografía a menudo incluyen una FPU para el cómputo de alta velocidad de algoritmos de cifrado matemáticos pesados. Los procesadores generales de núcleo múltiple también pueden incluir una unidad de punto flotante para cada núcleo de procesador regular.