《信息技术 微处理器系统 浮点运算编制说明》

国家标准《信息技术微处理器系统浮点运算》

（征求意见稿）编制说明

一、工作简况

(一)任务来源

根据国家标准化管理委员会下达2023年第一批推荐性国家标准计划及

相关标准外文版计划的通知，《信息技术微处理器系统浮点运算》（计

划号：20230186-T-469）由中国电子技术标准化研究院主办，由全国信息

技术标准化技术委员会归口。

(二)主要工作过程

本文件主要工作过程如下：

1.2022年1月，全国信标委信息技术设备互连分委会信息存储技术

工作组（TC28/SC25/WG3）召开工作组会议决定提交《信息技术微处理器

系统浮点运算》立项建议及标准草案。

2.2023年3月，国家标准委下达2023年第一批推荐性国家标准计划

及相关标准外文版计划的通知，批准制定《信息技术微处理器系统浮点

运算》。

3.2023年3月，全国信标委信息技术设备互连分委会信息存储技术

工作组（TC28/SC25/WG3）发布征集标准参编单位的通知，成立标准编制工

作组。

4.2023年4月，标准编制工作组召开标准编制启动会，明确了标准

制定原则，就标准范围、标准大纲、时间节点进行讨论，并且制定工作计

划。

5.2023年3月至2023年7月，全国信标委信息技术设备互连分委会信

息存储技术工作组（TC28/SC25/WG3）召开多次编辑讨论会议,对《信息技

术微处理器系统浮点运算》进行编辑讨论，讨论意见113条，不采纳19

条，共计采纳意见93条，并形成标准草案内审稿

6.2023年7月，标准编制工作组提交内审齐套材料。

7.2023年8月，标准草案通过专家审查并形成征求意见稿。

二、标准编制原则和确定主要内容的论据及解决的主要问题

(一)标准编制原则

根据我国存储管理的发展现状，本文件的具体编制原则如下：

1、与国家现行法律法规及有关政策相一致；

2、等同采用ISO/IEC60559-2020《信息技术微处理器系统浮点运

算》；

3、按照GB/T1.1—2020给出的规则起草。

(二)标准技术内容

本文件规定了计算机系统中浮点运算的格式和操作，定义了异常情况

并列举了处理方法。

本文件适用于微处理器系统的设计、开发。

本文件代替已发布的GB/T17966-2000《微处理器系统的二进制浮点

运算》，给出了用于运算和数据交互的二进制和十进制浮点数格式、加、

减、乘、除、开平方、求余数、比较运算及其他操作的具体要求、整数与

浮点数之间的转换、不同浮点格式之间的转换、浮点数格式与外部字符串

之间的转换、浮点异常及其处理，包括非数（NaN）的处理，对二进制和十

进制两种基数的浮点运算的编程环境的注意事项给出了规定。

三、主要试验情况分析

目前,随着信息应用领域对数据运算精度要求的不断提高和数值运算

范围的不断扩大,使得在当今CPU的设计中,浮点运算单元的研究显得越来

越重要。现在浮点运算单元已经成为CPU不可缺少的部件之一,浮点运算能

力也是评价CPU性能的重要指标之一。

大部分计算机采用二进制（b=2）的表示方法。位(bit）是衡量浮点

数所需存储空间的单位，通常为32位或64位，分别被叫作单精度和双精度。

有一些计算机提供更大的浮点数，例如英特尔公司的浮点运算单元

Intel8087协处理器（以及其被集成进x86处理器中的后代产品）提供80位

长的浮点数，用于存储浮点运算的中间结果。还有一些系统提供128位的浮

点数。

本文件编制过程中，参编单位山东省计算中心（国家超级计算济南中

心）、西北工业大学等单位采用原型机论证等形式充分对草案中技术内容

进行试验验证，对二进制和十进制两种基数的浮点运算的编程环境进行了

仿真，运行结果符合预期。

四、知识产权情况说明

采用国际标准及修改过程中未识别出专利。

五、产业化情况、推广应用论证和预期达到的经济效果

GB/T17966-2000是微处理机系统二进制浮点运算的标准，所包括的

二进制浮点运算可由计算机软件、硬件以及软硬结合的方法来实现，是计

算机的基础标准。计算机面世后经过几十年发展，各家计算机公司的各个

型号的计算机，有着千差万别的浮点数表示，却没有一个业界通用的标准。

这给数据交换、计算机协同工作造成了极大不便。IEEE的浮点数专业小组

于七十年代末期开始酝酿浮点数的标准。在1980年，英特尔公司就推出了

单片的8087浮点数协处理器，其浮点数表示法及定义的运算具有足够的合

理性、先进性，被IEEE采用作为浮点数的标准，并于1989年正式发布为IEC

559:1989。我国采用该标准转化制定的GB/T17966-2000，极大促进了国内

计算机行业的规范了统一，推动了算力发展。

随着物联网及相关的云计算、大数据、人工智能、边缘计算等技术的

快速发展，计算机系统对于数据处理的精度和确定度的要求越来越高，计

算机系统间浮点运算的规则和方式需要进一步统一，借此提升芯片的运算

效率，缩短数据处理时间。

本文件将成为数学界和编程语言设计者之间对话的基础。人们希望在

未来几年能够推出可以控制表达式计算与异常结果的编程语言，以便可以

编写运行在所有符合标准的系统上并产生相同结果的程序。然而，人们意

识到，在编程语言中实用性和安全性有时是对立的，就像效率和可移植性

也是如此。

本文件拟修订发布于2000年的GB/T17966-2000，上述标准等同采用

IEC559:1989。经过30余年的技术发展，微处理器及小型计算机系统数据

运算及处理技术有了长足的进步，浮点运算所处理的数据长度和响应时间

都有了更高要求。本文件目标通过提供执行浮点运算的规则，定义一种可

以系统商业化的二进制与十进制的浮点运算，从而促进现有程序从其他类

型的计算机以及部分符合本文件的计算机迁移到完全符合本文件的计算

机，增强在数值法方面非专业的用户和程序员在编写复杂的数值程序时的

兼容性和安全性。所规定的运算方式可以通过简单的编辑和重新编译移植

至其他系统并产生相同结果。结合语言控制，实现所有符合标准的系统上

的程序产生相同结果。

六、采用国际标准和国外先进标准情况

目前本文件的已发布版本为GB/T17966-2000《微处理器系统的二进制

浮点运算》，此标准为等同采用IEC559:1989。浮点运算技术在计算机领

域经过20多年的发展以及技术变革，特别是计算机编程环境中二进制和十

进制浮点算法的交换和算术格式和方法有了长足的进步。对于本文件中指

定的操作，数值结果和异常由输入数据、操作序列和目标格式的值唯一确

定等内容，在新发布的ISO/IEC60559-2020中均有更新。

国内外市场上的各种通用处理器几乎都集成有浮点运算单元,但处理

精度大多只包括32位单精度和64位双精度,精度并不能满足在高精度计算、

图形加速、数字信号处理等领域的应用。随着技术发展和社会进步，以及

大众对于算法算力的要求逐步提高，已发布的GB/T17966-2000中的技术规

定已无法完全匹配浮点运算中所处理数据长度和精度的技术特点，特别是

今年来我国新开发的超级计算机对于浮点运算速度有了显著提高，对于响

应时间大幅缩短，同时对于运算中的异常情况处理进行了大量优化，上述

问题在拟采用的ISO/IEC60559-2020中均有涉及和规定。

七、与现行相关法律、法规、规章及相关标准的协调性

本文件与现行相关法律、法规、规章协调一致，等同采用新发布的ISO/

IEC60559-2020，并替代目前正在实行的国家标准GB/T17966-2000《微

处理器系统的二进制浮点运算》。

八、重大分歧意见的处理经过和依据

无。

九、标准性质的建议

建议作为推荐性国家标准。

十、贯彻标准的要求和措施建议

为有效贯彻本文件，建议依托全国信标委信息技术设备互连分技术委

员会进行本文件的宣讲贯彻。

十一、替代或