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计算机源码反码补码的由来

发布时间:2024-01-05 17:25:42

㈠ 一文搞懂原码、反码、补码

需要声明的是,本文涉及到的数字及运算均基于 8位bit 下的值。

最高位为符号位,0代表正数,1代表负数,非符号位为该数字绝对值的二进制表示。

如:

127的原码为0111 1111
-127的原码为1111 1111

正数的反码与原码一致;

负数的反码是对原码按位取反,只是 最高位(符号位)不变

如:

127的反码为0111 1111
-127的反码为1000 0000

正数的补码与原码一致;

负数的补码是该数的 反码加1

如:

127的补码为0111 1111
-127的补码为1000 0001

总结一下就是:

下面就来探讨一下,为雹洞雀啥要用补码来表示数字。

如果计算机内部采用原码来表示数,那么在进行加法和减法运算的时候,需要转化为两个绝对值的加法和减法运算;

计算机既要实现加法器,又要实现减法器,代价有点大,那么可不可以只用一种类型的运算器来实现加和减的远算呢?

很容易想到的就是 化减为加 ,举一个生活中的例子来说明这个问题:

时钟一圈是360度,当然也存在365度,但其实它和5度是一样的;

相同的道理,-30度表示逆时针旋转30度,其与顺时针旋转330度是一样的;

这里数字360表示时钟的颤棚一圈,在计算机里类似的概念叫 ,它可以实现 化减为加 ,本质上是将 溢出的部分舍去 而不改变结果。

易得,单字节(8位)运算的模为256=2^8。

在没有符号位的情况下,127+2=129,即:

这时,我们将最高位作为符号位,计算机数字均以补码来表示,则1000 0001的原码为减1后按位取反得1111 1111,也就是-127。

也就是说,计算机里的129即表示-127,相当于模256为一圈,顺时针的129则和逆时针127即-127是一样的。

故可以得到以下结论:

负数的补码为 模减去该数的绝对值

如-5的补码为:

-5=256-5=251=1111 1011(二源早进制)

同样的,临界值-128也可以表示出来:

-128=256-128=128=1000 0000(二进制)

但是正128就会溢出了,故单字节(8位)表示的数字范围为-128--127。

最后,我们来看一下,补码是如何通过模的 溢出舍弃 操作来完成 化减为加 的!

16-5=16+(-5)=11

1 0000 1011将溢出位舍去,得0000 1011(二进制)=11。

好的,本文分享就到这里,希望能够帮助到大家。

㈡ 计算机的原码,反码,补码是怎么回事可以举例说明吗

计算机的原码,反码,补码是怎么回事?

可以举例说明吗?

计算机中,并没有原码和反码。

补码是怎么回事?

这得从“补数”谈起。

计算机所计算的位数,是固定的,如八位机。。。

位数限定之后,就可以用“补数”代替负数,用加法实现减法运算。

如两位十进制,-1,就可以用 +99 代替。

25 - 1 = 24

25 + 99 = (一百) 24

舍弃进位,只取两位,这两种算法功能就是相同的。

99,就是-1 的补数。计算公式:补数 = 一百+负数。

一百,是两位十进制数的计数周期。

-------------------------

计算机用二进制,补数,就改称为:补码。

八位二进制:0000 0000 ~ 1111 1111 (十进制 255)。

计数周期是:2^8 = 256。

所以,-1 补码就是 256 + (-1) = 255 = 1111 1111(二进制)。

用不存在的“原码反码取反加一”来求,也是这个结果。

求负数补码的计算公式: 周期 + 该负数。

正数,不用转换。也可以说,正数自身就是补码。

-------------------------

可以举例说明吗?

例如: 7-3 = 4。

用补码的计算过程如下:

7 的补码=0000 0111

-3的补码=1111 1101

--相加-------------

得(1) 0000 0100 = 4 的补码

舍弃进位,只保留八位作为结果,这就实现了 7-3。

㈢ 原码反码补码的意义

问题一:原码、补码和反码的概念??? 数在计算机中是以二进制形式表示的。
数分为有符号数和无符号数。
原码、反码、补码都是有符号定点数的表示方法。
一个有符号定点数的最高位为符号位,0是正,1是副。
以下都以8位整数为例,
原码就是这个数本身的二进制形式。
例如
0000001 就是+1
1000001 就是-1
正数的反码和补码都是和原码相同。
负数的反码是将其原码除符号位之外的各位求反
[-3]反=[10000011]反=11111100
负数的补码是将其原码除符号位之外的各位求反之后在末位再加1。
[-3]补=[10000011]补=11111101
一个数和它的补码是可逆的。
为什么要设立补码呢?
第一是为了能让计算机执行减法:
[a-b]补=a补+(-b)补
第二个原因是为了统一正0和负0
正零:00000000
负零:10000000
这两个数其实都是0,但他们的原码却有不同的表示。
但是他们的补码是一样的,都是00000000
特别注意,如果+1之后有进位的,要一直往前进位,包括符号位!(这和反码是不同的!)
[10000000]补
=[10000000]反+1
=11111111+1
=(1)00000000
=00000000(最高位溢出了,符号位变成了0)
有人会问
10000000这个补码表示的哪个数的补码呢?
其实这是一个规定,这个数表示的是-128
所以n位补码能表示的范围是
-2^(n-1)到2^(n-1)-1
比n位原码能表示的数多一个
又例:
1011
原码:01011
反码:01011 正数时,反码=原码
补码:01011 正数时,补码=原码
-1011
原码:11011
反码:10100 负数时,反码为原码取反
补码:10101 负数时,补码为原码取反+1
0.1101
原码:0.1101
反码:0.1101 正数时,反码=原码
补码:0.1101 正数时,补码=原码
-0.1101
原码:1.1101
反码:1.0010 负数时,反码为原码取反
补码:1.0011 负数时,补码为原码取反+1
总结:
在计算机内,定点数有3种表示法:原码、反码和补码
所谓原码就是前面所介绍的二进制定点表示法,即最高位为符号位,“0”表示正,“1”表示负,其余位表示数值的大小。
反码表示法规定:正数的反码与其原码相同;负数的反码是对其原码逐位取反,但符号位除外。
补码表示法规定:正数的补码与其原码相同;负数的补码是在其反码的末位加1。
1、原码、反码和补码的表示方法
(1) 原码:在数值前直接加一符号位的表示法。
例如: 符号位 数值位
[+7]原= 0 0000111 B
[-7]原= 1 0000111 B
注意:a. 数0的原码有两种形式:
[+0]原=00000000B [-0]原=10000000B
b. 8位二进制原码的表示范围:-127~+127
2)反码:
正数:正数的反码与原码相同。
负数:负数的反码,符号位为“1”,数值部分按位取反。
......>>

问题二:补码与反码有什么用处? 在现在的计算机中,用补码表示有符号数,其计算方法,和无符号数的计算方法相同,所以可以共用一个运算器。
因此,在计算机里弧,通用的是补码。
原码和反码,都是用于求补码的中间过程,一般都是写在纸面上,并不存入计算机。

问题三:计算机的原码,反码,补码是怎么回事?可以举例说明吗? 计算机以二进制补码存储数据
以16位机器为例:
比如83的二进制码为:0000 0000 0101 0011
由于正数的源码、反吗、补码,上面的既是源码,也是反码和补码
下面通过负数讲解源码、反码、补码之间的关系
以-83为例
先求出-83绝对值的源码:0000 0000 0101 0011
计算机区分正负数通过判断最高位符号位,1为负数、0为正数
那么-83的源码为:1000 0000 0101 0011
反码在源码基础上按位取反,符号位不变:1111 1111 1010 1100
补码在反码的基础上加1:111场 1111 1010 1101
补码转源码:补码基础上按位取反后加一,符号位在取反时不变,加一时最高位符号位有进位的,进位忽略
取反:1000 0000 0101 0010
加1:1000 0000 0101 0011

问题四:原码,反码和补码表示的规则分别是什么 一. 机器数和真值
在学习原码, 反码和补码之前, 需要先了解机器数和真值的概念.
1、机器数
一个数在计算机中的二进制表示形式, 叫做这个数的机器数。机器数是带符号的,在计算机用一个数的最高位存放符号, 正数为0, 负数为1.
比如,十进制中的数 +3 ,计算机字长为8位,转换成二进制就是00000011。如果是 -3 ,就是 10000011 。
那么,这里的 00000011 和 10000011 就是机器数。
2、真值

为第一位是符号位,所以机器数的形式值就不等于真正的数值。例如上面的有符号数 10000011,其最高位1代表负,其真正数值是 -3
而不是形式值131(10000011转换成十进制等于131)。所以,为区别起见,将带符号位的机器数对应的真正数值称为机器数的真值。
例:0000 0001的真值 = +000 0001 = +1,1000 0001的真值 = C000 0001 = C1
二. 原码, 反码, 补码的基础概念和计算方法.
在探求为何机器要使用补码之前, 让我们先了解原码, 反码和补码的概念.对于一个数, 计算机要使用一定的编码方式进行存储. 原码, 反码, 补码是机器存储一个具体数字的编码方式.
1. 原码
原码就是符号位加上真值的绝对值, 即用第一位表示符号, 其余位表示值. 比如如果是8位二进制:
[+1]原 = 0000 0001
[-1]原 = 1000 0001
第一位是符号位. 因为第一位是符号位, 所以8位二进制数的取值范围就是:
[1111 1111 , 0111 1111]

[-127 , 127]
原码是人脑最容易理解和计算的表示方式.
2. 反码
反码的表示方法是:
正数的反码是其本身
负数的反码是在其原码的基础上, 符号位不变,其余各个位取反.
[+1] = [00000001]原 = [00000001]反
[-1] = [10000001]原 = [11111110]反
可见如果一个反码表示的是负数, 人脑无法直观的看出来它的数值. 通常要将其转换成原码再计算.
3. 补码
补码的表示方法是:
正数的补码就是其本身
负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各位取反, 最后+1. (即在反码的基础上+1)
[+1] = [00000001]原 = [00000001]反 = [00000001]补
[-1] = [10000001]原 = [11111110]反 = [11111111]补
对于负数, 补码表示方式也是人脑无法直观看出其数值的. 通常也需要转换成原码在计算其数值.

问题五:原码反码和补码区别 原码就是符号位加上真值的绝对值, 即用第一位表示符号, 其余位表示值,如
[+1]原 = 0000 0001
[-1]原 = 1000 0001
正数的反码是其本身
负数的反码是在其原码的基础上, 符号位不变,其余各个位取反.
[+1] = [00000001]原 = [00000001]反
[-1] = [10000001]原 = [11111110]反
补码的表示方法是:
正数的补码就是其本身
负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各位取反, 最后+1. (即在反码的基础上+1)
[+1] = [00000001]原 = [00000001]反 = [00000001]补
[-1] = [10000001]原 = [11111110]反 = [11111111]补
正数的源码,反码,补码都一样

问题六:相对于原码和反码,补码表示法有什么优点和缺点 原码表示法是机器数的一种简单的表示法。其符号位用0表示正号,用:表示负号,数值一般用二进制形式表示。
机器数的反码可由原码得到。如果机器数是正数,则该机器数的反码与原码一样;如果机器数是负数,则该机器数的反码是对它的原码(符号位除外)各位取反而得到的。
机器数的补码可由原码得到。如果机器数是正数,则该机器数的补码与原码一样;如果机器数是负数,则该机器数的补码是对它的原码(除符号位外)各位取反,并在未位加1而得到的。
如果是为了考试,死记即可。但我总想搞清楚为什么计算机里面的数要这样子表达?意义何在?-128的补码为什么是10000000?为什么补码有这么奇怪的运算规则?计算机算减法的时候都需要从源码到补码的计算吗?
思路
google了一下,看到了这样一篇文章,注意到文中关于补码来历的描述,可以总结如下:
计算机里面,只有加法器,没有减法器,所有的减法运算,都必须用加法进行。
用补数代替原数,可把减法转变为加法。出现的进位就是模,此时的进位,就应该忽略不计。
二进制下,有多少位数参加运算,模就是在 1 的后面加上多少个 0。
补码就是按照这个要求来定义的:正数不变,负数即用模减去绝对值。
补充解释一下“模”的概念(不准确):
考虑时钟上时间的计算,假设现在时针指向数字3,若问“6小时前时针指向的数字是几”,则可以:
1. 将时针逆时针拨动6格。
2. 将时针顺时针拨动12 - 6 = 6格。
两者的结果是一样的。这里称12为“模”。
故有 3时 - 6个小时 = 3时 + (12 - 6个小时),这里可以看到将减法转换成加法的过程,即“加上模减去绝对值的差”。
所以,假设模是10,有效位数为1,当我们计算 9 - 7 的时候:
9 - 7 => 9 + (10 - 7) = 12,去掉最高的位后,得到2,这是正确的结果。
作者的意思是说,计算机里面所有数都以补码形式保存,加减运算都是补码之间的加法运算。然后作者提出了一个我之前没听过的观点:
补数 和 补码的定义式 里面,根本就没有什么符号位。这最高位的1、0是自然出现的,并不是由人来规定的。
的确,符号位在补码运算里面是“模”,本身并不带符号的意义。因为计算机将加法转换成加上一个“负数”,而负数又以补码的形式表现。补码比源码多一位,从这多出来的一位可以推断出原来数字的正负号,所以成为了符号位。也可以这样认为,留出一位(不全部占满)的原因是要用“模”来表示正负数。
也就是说,不是特意留出一个符号位,用1和0来表示正负号。而是补码运算可以用最高位来表示正负,所以符号位诞生了。
那么为什么-128的补码是10000000?可以这样理解。-128是一个负数,所以它的补码是它的“模”减去它的绝对值,即:
100000000 - 10000000 = 10000000
那么为什么负数补码等于源码的反码加一呢?可以这样推导:
100000000 - 10000000
= (11111111 + 00000001) - 10000000
= 11111111 - 10000000 + 1
= 01111111 + 1 反码加一
= 10000000
由此我们得知,在计算机里面所有的数字都以补码形式存储。127存成01111111,-127存成11111111,算减法就变成算加法了,尽管你看到的是“-”号。...>>

问题七:c语言中的原码,反码,补码有什么作用,是用来做什么的 计算机中的整数类都是用补码来存储的。
而C语言中不需要关心原反补码!

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