如何高效地将32位浮点数转换为16位进行数据传输？

32 位到 16 位浮点转换

在许多场景中，将 32 位浮点数减小到 16 位对于任务来说很有价值就像用户提到的那样通过网络传输数据。为了满足这一需求，有许多库和算法可以跨平台方式执行此转换。

转换算法

为了实现高效转换，请考虑 IEEE 16 位浮点格式。此格式使用 10 位表示有效数（尾数），5 位表示指数，1 位表示符号。有几种算法可以处理此格式与 32 位浮点数之间复杂的转换。

原始二进制编码

一种方法是直接转换数字的原始二进制表示形式。这涉及从 32 位浮点数中提取有效数、指数和符号。然后，对这些值进行缩放和移位以适合 16 位格式。虽然简单，但这种方法可能会因舍入而导致精度损失。

IEEE 16 位编码器

更复杂的方法是使用 IEEE 16 位编码器。该编码器遵循 IEEE 754-2008 标准，并考虑无穷大、NaN（非数字）和次正规数等边缘情况。它采用仔细的舍入技术来在转换过程中尽可能保持精度。

定点线性化

如果不需要接近零的高精度，另一种方法是使用定点线性化。该技术涉及将 32 位浮点缩放为整数表示，从而有效地去除浮点指数。此方法比浮点转换更快，但会导致零附近的值不太准确。

库和实现

各种库和代码片段可提供在 32- 之间进行转换的功能。位和 16 位浮点数。以下是一些流行的选项：

• glm: 包含用于在不同浮点格式之间进行转换的函数，包括 float16（16 位半精度）。
• Eigen: 提供half 数据类型以及从 32 位浮点数转换到 32 位浮点数的方法。
• SSE 数学库： 提供高效 16 位 (float16) 算术和转换的内在函数。
• 自定义实现：许多开发人员根据特定要求和性能考虑因素创建自己的转换例程。

结论

32 位和 16 位之间的转换浮点数涉及多种技术和考虑因素。通过选择适当的方法和工具，您可以有效地减小浮点数据的大小，同时保持应用程序可接受的精度水平。

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