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使用泰勒展开的 sin(x) 汇编代码

转载 作者:行者123 更新时间:2023-12-04 01:33:06 26 4
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在 x86 Linux 中,如何实现 sin(x)在使用泰勒展开的汇编代码中?

最佳答案

您没有说明哪种 CPU 架构,所以我假设为 x86。

最简单(也可能是最低效)的方法是在 RPN 中编写公式,它几乎可以直接映射到 FPU 指令。

例子,

代数公式:x - (x^3/3!) + (x^5/5!)

RPN:x x x * x * 3 2 */- x x * x * x * x * 5 4 * 3 * 2 */+

变成:

fld x
fld x
fld x
fmul
fld x
fmul
fild [const_3]
fild [const_2]
fmul
fdiv
fsub
fld x
fld x
fmul
fld x
fmul
fld x
fmul
fld x
fmul
fild [const_5]
fild [const_4]
fmul
fild [const_3]
fmul
fild [const_2]
fmul
fdiv
fadd

有一些明显的优化策略——
  • 而不是计算 x, xxx,
    每个术语的 xxxxx 等,存储​​一个
    “运行产品”,然后乘以
    每次 x*x
  • 代替
    计算每个的阶乘
    术语,做同样的“运行产品”

  • 这是 x86 FPU 的一些注释代码,每条 FPU 指令之后的注释显示了该指令执行后的堆栈状态,堆栈顶部 (st0) 在左侧,例如:
    fldz ; 0
    fld1 ; 1, 0

    --剪断--
    bits 32

    section .text

    extern printf
    extern atof
    extern atoi
    extern puts
    global main

    taylor_sin:
    push eax
    push ecx

    ; input :
    ; st(0) = x, value to approximate sin(x) of
    ; [esp+12] = number of taylor series terms

    ; variables we'll use :
    ; s = sum of all terms (final result)
    ; x = value we want to take the sin of
    ; fi = factorial index (1, 3, 5, 7, ...)
    ; fc = factorial current (1, 6, 120, 5040, ...)
    ; n = numerator of term (x, x^3, x^5, x^7, ...)

    ; setup state for each iteration (term)
    fldz ; s x
    fxch st1 ; x s
    fld1 ; fi x s
    fld1 ; fc fi x s
    fld st2 ; n fc fi x s

    ; first term
    fld st1 ; fc n fc fi x s
    fdivr st0,st1 ; r n fc fi x s
    faddp st5,st0 ; n fc fi x s

    ; loop through each term
    mov ecx,[esp+12] ; number of terms
    xor eax,eax ; zero add/sub counter

    loop_term:
    ; calculate next odd factorial
    fld1 ; 1 n fc fi x s
    faddp st3 ; n fc fi x s
    fld st2 ; fi n fc fi x s
    fmulp st2,st0
    fld1 ; 1 n fc fi x s
    faddp st3 ; n fc fi x s
    fld st2 ; fi n fc fi x s
    fmulp st2,st0 ; n fc fi x s

    ; calculate next odd power of x
    fmul st0,st3 ; n*x fc fi x s
    fmul st0,st3 ; n*x*x fc fi x s

    ; divide power by factorial
    fld st1 ; fc n fc fi x s
    fdivr st0,st1 ; r n fc fi x s

    ; check if we need to add or subtract this term
    test eax,1
    jnz odd_term
    fsubp st5,st0 ; n fc fi x s
    jmp skip
    odd_term:
    ; accumulate result
    faddp st5,st0 ; n fc fi x s
    skip:
    inc eax ; increment add/sub counter
    loop loop_term

    ; unstack work variables
    fstp st0
    fstp st0
    fstp st0
    fstp st0

    ; result is in st(0)

    pop ecx
    pop eax

    ret

    main:

    ; check if we have 2 command-line args
    mov eax, [esp+4]
    cmp eax, 3
    jnz error

    ; get arg 1 - value to calc sin of
    mov ebx, [esp+8]
    push dword [ebx+4]
    call atof
    add esp, 4

    ; get arg 2 - number of taylor series terms
    mov ebx, [esp+8]
    push dword [ebx+8]
    call atoi
    add esp, 4

    ; do the taylor series approximation
    push eax
    call taylor_sin
    add esp, 4

    ; output result
    sub esp, 8
    fstp qword [esp]
    push format
    call printf
    add esp,12

    ; return to libc
    xor eax,eax
    ret

    error:
    push error_message
    call puts
    add esp,4
    mov eax,1
    ret

    section .data

    error_message: db "syntax: <x> <terms>",0
    format: db "%0.10f",10,0

    运行程序:
    $ ./taylor-sine 0.5 1
    0.4791666667
    $ ./taylor-sine 0.5 5
    0.4794255386
    $ echo "s(0.5)"|bc -l
    .47942553860420300027

    关于使用泰勒展开的 sin(x) 汇编代码,我们在Stack Overflow上找到一个类似的问题: https://stackoverflow.com/questions/1252929/

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