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二进制数的编码:原码、反码和补码


一个数在计算机内的表达形式称为“机器数”,而它代表的数值称为机器数的“真值”。

二进制数的编码:原码、反码和补码_反码


常用编码有原码、反码和补码。

原码

将符号位数字化01,数的绝对值与符号一起编码,即“符号-绝对值表示”。
X = +0101011 ------------------> [X] = 00101011
X = -0101011 ------------------->[X] = 10101011

对于带符号的纯小数,原码表示即将小数点左边一位用作小数位。
X = 0.1011------------------>[X] = 0.1011
X = -0.1011----------------->[X] = 1.1011
原码表示无法处理零的二义性问题,且借位操作如果用计算机硬件来实现是很困难的。

反码

反码很少单独使用,常常作为求解补码的中间码。

正数的反码与原码表示相同。

负数的反码与原码的关系:

负数反码的符号位与原码相同(仍用1表示),其余各位取反。

二进制数的编码:原码、反码和补码_原码_02


和原码一样,反码中的零也是不唯一的。

当X为纯小数时:

二进制数的编码:原码、反码和补码_反码_03

补码

模数的概念
模数的物理意义,类似于计量器的容器。

类比手表,当前时间为6点而手表为8点时调节有两个方法:

  • 反转2圈
  • 正转10圈
    8+(—2) = 8+10 (mod)12
    一个数加上一个负数等于这个数加上该负数的补数
  • 如果有n位整数(包括一位符号位),则模数为2n;
  • 如果有n位小数,小数点前一位为小数位,则模数为2.

注意:模数机器中是表示不出来的!!

二进制数的编码:原码、反码和补码_补码_04

对于正数,原码、反码。补码都相同。
补码的优势:

  1. 符号位可以作为数值参与运算,而无须单独处理符号位;
  2. 减法运算可以转换成加法运算,这样可以简化运算。


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