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原码反码补码是干啥的 为什么要使用原码反码补码?

原码反码补码是干啥的

原码反码补码是干啥的 为什么要使用原码反码补码?

为什么要使用原码反码补码?

为什么要使用原码反码补码?

计算机只能识别0和1,使用的是二进制。而在日常生活中人们使用的是十进制,并且我们用的数值有正负之分。于是在计算机中就用一个数的最高位存放符号(0为正,1为负)。这就是机器数的原码了。

有了数值的表示方法就可以对数进行算术运算,但是很快就发现用带符号位的原码进行乘除运算时结果正确,而在加减运算的时候就出现了问题,如下:假设字长为8bits

(1) 10 - (1)10 = (1)10 (-1)10 = (0)10

(0 0000001)原 (1 0000001)原 = (1 0000010)原 = ( -2 ) 显然不正确。

因为在两个整数的加法运算中是没有问题的,于是就发现问题出现在带符号位的负数身上。对除符号位外的其余各位逐位取反就产生了反码。反码的取值空间和原码相同且一一对应。下面是反码的减法运算:

(1)10 - (1)10 = (1)10 (-1)10 = (0)10

(0 0000001)反 (1 1111110)反 = (1 1111111)反 = ( -0 ) 有问题。

(1)10 - (2)10 = (1)10 (-2)10 = (-1)10

(0 0000001)反 (1 1111101)反 = (11111110)反 = (-1) 正确。

问题出现在( 0)和(-0)上,在人们的计算概念中零是没有正负之分的。(印度人首先将零作为标记并放入运算之中,包含有零号的印度数学和十进制计数对人类文明的贡献极大)。

于是就引入了补码概念。负数的补码就是对反码加一,而正数的补码不变,正数的原码反码补码是一样的。在补码中用(-128)代替了(-0),这个是人为规定的,所以补码的表示范围为:

(-128~0~127)共256个。

注意:(-128)没有相对应的原码和反码, (-128) = (1 0000000) 补码的加减运算如下:

(1)10 - (1)10 = (1)10 (-1)10 = (0)10

(0 0000001)补 (1 1111111)补 = (0 0000000)补 = ( 0 ) 正确。

(1)10 - (2)10 = (1)10 (-2)10 = (-1)10

(00000001)补 (11111110)补 = (11111111)补 = (-1) 正确。

所以补码的设计目的是:

⑴ 使符号位能与有效值部分一起参加运算,从而简化运算规则。补码机器数中的符号位,并不是强加上去的,是数据本身的自然组成部分,可以正常地参与运算。

⑵ 使减法运算转换为加法运算,进一步简化计算机中运算器的线路设计。

所有这些转换都是在计算机的最底层进行的,而在我们使用的汇编、c等其他高级语言中使用的都是原码。

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