vii
TABLE OF CONTENTS
CHAPTER 7
FLOATING-POINT UNIT
7.1.COMPATIBILITY AND EASE OF USE OF THE INTEL ARCHITECTURE FPU . . . 7-1
7.2.REAL NUMBERS AND FLOATING-POINT FORMATS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-2
7.2.1.Real Number System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-3
7.2.2.Floating-Point Format . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4
7.2.2.1.Normalized Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-4
7.2.2.2.Biased Exponent. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-5
7.2.3.Real Number and Non-number Encodings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-5
7.2.3.1.Signed Zeros. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6
7.2.3.2.Normalized and Denormalized Finite Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-6
7.2.3.3.Signed Infinities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8
7.2.3.4.NaNs. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8
7.2.4.Indefinite . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8
7.3.FPU ARCHITECTURE. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-8
7.3.1.FPU Data Registers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-9
7.3.1.1.Parameter Passing with the FPU Register Stack . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-11
7.3.2.FPU Status Register . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-12
7.3.2.1.Top of Stack (TOP) Pointer. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-12
7.3.2.2.Condition Code Flags. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-12
7.3.2.3.Exception Flags . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-14
7.3.2.4.Stack Fault Flag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-15
7.3.3.Branching and Conditional Moves on FPU Condition Codes . . . . . . . . . . . . . . 7-15
7.3.4.FPU Control Word. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-16
7.3.4.1.Exception-Flag Masks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-17
7.3.4.2.Precision Control Field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-17
7.3.4.3.Rounding Control Field. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-18
7.3.5.Infinity Control Flag . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-20
7.3.6.FPU Tag Word. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-20
7.3.7.FPU Instruction and Operand (Data) Pointers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-21
7.3.8.Last Instruction Opcode. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-21
7.3.9.Saving the FPUs State . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-21
7.4.FLOATING-POINT DATA TYPES AND FORMATS. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-24
7.4.1.Real Numbers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-25
7.4.2.Binary Integers. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-27
7.4.3.Decimal Integers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-29
7.4.4.Unsupported Extended-Real Encodings . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-30
7.5.FPU INSTRUCTION SET. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-31
7.5.1.Escape (ESC) Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-32
7.5.2.FPU Instruction Operands. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-32
7.5.3.Data Transfer Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-32
7.5.4.Load Constant Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-34
7.5.5.Basic Arithmetic Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-35
7.5.6.Comparison and Classification Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-36
7.5.6.1.Branching on the FPU Condition Codes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-38
7.5.7.Trigonometric Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-38
7.5.8.Pi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-39
7.5.9.Logarithmic, Exponential, and Scale. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-40
7.5.10.Transcendental Instruction Accuracy. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-40
7.5.11.FPU Control Instructions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-41
7.5.12.Waiting Vs. Non-waiting Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-42
7.5.13.Unsupported FPU Instructions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7-43
