跳到主要内容
研究论文
公共访问

忠实四舍五入浮点计算

出版:2020年7月13日 出版历史

摘要

我们给出了四个基本运算和平方根的配对算法。它可以被视为一种简化、更有效的双双算法。基本算法的中心假设是对离散实数集的操作进行错误分析的第一个标准模型。我们既不需要浮点网格,也不需要舍入到最近的属性。在此基础上,我们定义了相对舍入误差单位u,并证明了任意算术表达式的计算结果的严格误差界取决于u、表达式的大小以及可能的条件度量。在本说明的第二部分中,我们通过检查要求来扩展错误分析,以确保输出准确四舍五入,并将我们的结果应用于符合IEEE 754标准的浮点系统。对于一类数学表达式,使用IEEE 754标准的conform算法β,结果被证明是四舍五入到1/√βu-2操作。我们的发现涵盖了许多以前发布的算法,以计算准确的四舍五入结果,其中包括霍纳方案、积、和、点积或欧几里德范数。除此之外,还可以分析其他几个问题,例如多项式插值、方向问题、Householder变换或大型希尔伯特矩阵的最小奇异值。

工具书类

[1]
大卫·H·贝利。1995.基于Fortran 90的多精度系统。ACM事务处理。数学。柔和。21, 4 (1995), 379--387.
[2]
Gerd Bohlender、Wolfgang Walter、Peter Kornerup和David W.Matula。1991.精确浮点运算的语义。第十届IEEE计算机算术研讨会论文集。IEEE,22-26。
[3]
Sylvie Boldo、Stef Grailat和Jean-Michel Muller。2017.关于2Sum和Fast2Sum算法的稳健性。ACM事务处理。数学。柔和。44, 1 (2017), 4.
[4]
西尔维·博尔多和塞萨尔·穆诺兹。2006.多项式的可信评估。2006年ACM应用计算研讨会(SAC’06)会议记录。美国医学会,1328-1332年。
[5]
西奥多鲁斯·德克尔。1971.扩展可用精度的浮点技术。数字。数学。18, 3 (1971), 224.
[6]
詹姆斯·德梅尔(James Demmel)、伊奥娜·杜米特里乌(Ioana Dumitriu)、奥尔加·霍尔茨(Olga Holtz)和普拉门·科夫(Plamen Koev)。2008.准确高效的表达式评估和线性代数。Acta Numer公司。17, 1 (2008), 87--145.
[7]
劳伦特·福斯(Laurent Fousse)、纪尧姆·汉洛(Guillaume Hanrot)、文森特·莱夫尔(Vincent Lefèvre)、帕特里克·佩利西耶(Patrick Pelissier)和保罗·齐默尔曼。MPFR:具有正确舍入的多精度二进制浮点库。ACM事务处理。数学。柔和。33, 2 (2007), 13.
[8]
斯特夫·格雷亚特。2009.精确的浮点乘积和求幂。IEEE传输。计算。58, 7 (2009), 994--1000.
[9]
Stef Graillat、Philippe Langlois和Nicolas Louvet。2005.补偿霍纳计划。技术报告,法国佩皮尼昂大学DALI-LP2A实验室,2005年。
[10]
Stef Graillat、Christoph Lauter、PING Tak Peter Tang、Naoya Yamanaka和Shin’ichi Oishi。2015年,有效计算向量的四舍五入范数。ACM事务处理。数学。柔和。41, 4 (2015), 24.
[11]
尼古拉斯·J·海姆。2002.数值算法的准确性和稳定性(第二版)。应用数学的其他标题。SIAM出版物,费城。
[12]
1985年IEEE二进制浮点运算标准。ANSI/IEEE标准754-1985,第1-20页。
[13]
2008.浮点运算的IEEE标准。ANSI/IEEE标准754-2008,第1-70页。
[14]
奥利弗·海姆利希。2017.GNU Octave interval包,版本3.0.0。2017.检索自https://octave.sourceforge.io/interval/。
[15]
Mioara Joldes、Jean-Michel Muller和Valentina Popescu。2017.双字算术基本构造块的严格误差界限。ACM事务处理。数学。柔和。44,2(2017),15分辨率。
[16]
Masahide Kashiwagi。2017.kv-用于验证数值计算的C++库。2017.检索自http://verifiedby.me/kv/index-e.html。
[17]
唐纳德·科努特(Donald E.Knuth)。1997年,《计算机编程的艺术》,第2卷。波士顿Addison-Wesley。
[18]
塞普·林奈马。1981.双精度浮点计算软件。ACM事务处理。数学。柔和。7, 3 (1981), 272--283.
[19]
奥勒·莫勒。1965.浮点加法准双精度。位数字。数学。5, 1 (1965), 37--50.
[20]
Jean-Michel Muller、Nicolas Brisebarre、Florent de Dinechin、Claude-Pierre Jeannerod、Vincent Lefèvre、Guillaume Melquiond、Nathalie Revol、Damien Stehlé和Serge Torres。2010年,《浮点运算手册》。Birkhä用户Boston。
[21]
小田武史(Takeshi Ogita)、齐格弗里德·M·朗普(Siegfried M.Rump)和小西信义(Shin’ichi Oishi)。2005.精确的和和和点积。SIAM J.科学。计算。26, 6 (2005), 1955--1988.
[22]
齐格弗里德·M·朗普。1999.国际实验室-国际实验室。《可靠计算的发展》,Tibor Csendes(编辑)。施普林格荷兰,阿姆斯特丹,77-104。
[23]
齐格弗里德·M·朗普和马克·兰格。2016年,关于单位舍入的定义。位数字。数学。56, 1 (2016), 309--317.
[24]
齐格弗里德·M·朗普(Siegfried M.Rump)、小田武史(Takeshi Ogita)和小西信义(Shin’ichi Oishi)。2008.精确浮点求和第一部分:忠实舍入。SIAM J.科学。计算。31, 1 (2008), 189--224.
[25]
乔纳森·谢楚克(Jonathan R.Shewchuk)。1997年。自适应精度浮点算法和快速鲁棒几何谓词。离散。计算。地理。18, 3 (1997), 305--363.

引用人

查看全部
  • (2024)ab+cd+e形式的整圆算子的有用应用2024年IEEE第31届计算机算术(ARITH)研讨会10.1109/ARITH61463.2024.00015(32-39)在线发布日期:2024年6月10日
  • (2023)用双字算法精确计算欧氏范数ACM数学软件汇刊10.1145/356867249:1(1-34)在线发布日期:2023年3月21日
  • (2023)算法1029:封装错误,评估浮点精度的直接方法ACM数学软件汇刊10.1145/354920548:4(1-16)在线发布日期:2023年3月22日
  • 显示更多引用者

建议

评论

信息和贡献者

问询处

发布于

数学软件上的封面图像ACM事务
ACM数学软件汇刊 第46卷第3期
2020年9月
267页
国际标准编号:0098-3500
EISSN公司:1557-7295
内政部:10.1145/3410509
期刊目录
如果复制品不是为了盈利或商业利益而制作或分发的,并且复制品的第一页载有本通知和完整引文,则允许免费制作本作品的全部或部分数字或硬拷贝以供个人或课堂使用。必须尊重ACM以外的其他人对本作品组成部分的版权。允许用信用证进行摘要。要以其他方式复制或重新发布、在服务器上发布或重新分发到列表,需要事先获得特定许可和/或收取费用。从请求权限[电子邮件保护]

出版商

计算机协会

美国纽约州纽约市

出版历史

出版:2020年7月13日
认可的:2018年10月1日
修订过的:2018年6月1日
收到:2017年9月1日
发表于TOMS体积46,问题

权限

请求对此文章的权限。

检查更新

作者标记

  1. 双双
  2. 取消不准确
  3. 严格误差界限

限定符

  • 研究文章
  • 研究
  • 参考

资金来源

  • 日本科技厅(JST)
  • CREST公司

贡献者

其他指标

文献计量学和引文

文献计量学

文章指标

  • 下载次数(过去12个月)248
  • 下载次数(最近6周)31
反映截至2024年9月21日的下载量

其他指标

引文

引用人

查看全部
  • (2024)ab+cd+e形式的整圆算子的有用应用2024年IEEE第31届计算机算术(ARITH)研讨会10.1109/ARITH61463.2024.00015(32-39)在线发布日期:2024年6月10日
  • (2023)用双字算法精确计算欧氏范数ACM数学软件汇刊10.1145/356867249:1(1-34)在线发布日期:2023年3月21日
  • (2023)算法1029:封装错误,评估浮点精度的直接方法ACM数学软件汇刊10.1145/354920548:4(1-16)在线发布日期:2023年3月22日
  • (2023)基于RISC-V矢量扩展的矢量化非线性函数2023年IEEE第30届计算机算术(ARITH)研讨会10.1109/ARITH58626.2023.00032号(127-130)在线发布日期:2023年9月4日
  • (2023)向量欧氏范数的快速精确计算日本工业与应用数学杂志2007年10月17日/13160-023-00593-840:3(1391-1419)在线发布日期:2023年6月6日
  • (2022)实现准确快速的求和ACM数学软件汇刊10.1145/354448848:3(1-39)在线发布日期:2022年9月10日
  • (2022)低延迟FPGA设计中最大化并行内存访问2022年IEEE电路与系统国际研讨会(ISCAS)10.1109/ISCAS48785.2022.9937955(1477-1481)在线发布日期:2022年5月28日
  • (2021)标记错误:通过计算跟踪数值错误2021年IEEE第28届计算机算术(ARITH)研讨会10.1109/ARITH51176.2021.00014(9-16)在线发布日期:2021年6月
  • (2021)减少溢流和溢流的快速欧氏范数计算算法计算科学及其应用——ICCSA 202110.1007/978-3-030-86653-2_7(95-110)在线发布日期:2021年9月13日
  • (2019)实矩阵或复点矩阵或区间矩阵行列式的验证界计算与应用数学杂志2016年10月10日/j.cam.2019.112610(112610)在线发布日期:2019年11月

视图选项

查看选项

PDF格式

以PDF文件查看或下载。

PDF格式

电子阅读器

使用联机查看电子阅读器.

电子阅读器

HTML格式格式

在中查看本文HTML格式格式。

HTML格式

获取访问权限

登录选项

完全访问权限

媒体

数字

其他

桌子

分享

分享

共享此出版物链接

在社交媒体上分享