什么是反码和补码?
反码是数值存储的一种,多应用于系统环境设置;而在计算机系统中,数值一律用补码来表示和存储。
原码是计算机机器数中最简单的一种形式,数值位就是真值的绝对值,符号位位“0”时表示正数,符号位为“1”时表示负数,原码又称带符号的绝对值。为了方便整数和小数区别,整数的符号位与数值位之间用“,”隔开,小数的符号位与数值位之间用“.”隔开。
在计算机系统中,数值一律用补码来表示和存储。原因在于,使用补码,可以将符号位和数值域统一处理;同时,加法和减法也可以统一处理,在这样的系统中减法问题也可以化成加法问题,只需把减数用相应的补数表示就可以了。把补数用到计算机对数的处理上,就是补码。
原码求补码
求给定数值的补码分以下两种情况:
1、正数
正整数的补码是其二进制表示,与原码相同。
例:+9的补码是00001001。(备注:这个+9的补码是用8位2进制来表示的,补码表示方式很多,还有16位二进制补码表示形式,以及32位二进制补码表示形式,64位进制补码表示形式等。每一种补码表示形式都只能表示有限的数字。)
2、负数
求负整数的补码,将其原码除符号位外的所有位取反(0变1,1变0,符号位为1不变)后加1。
同一个数字在不同的补码表示形式中是不同的。比如-15的补码,在8位二进制中是11110001,然而在16位二进制补码表示中,就是1111111111110001。以下都使用8位2进制来表示。
例:求-5的补码。
-5对应带符号位负数5(10000101)→除符号位外所有位取反(11111010)→加 00000001为 (11111011)
所以-5的补码是11111011。
正负数,存在计算机中,就是补码。
计算机中,并没有原码和反码,也就不必关心它们了。
所谓原码就是二进制定点表示法,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:-
反码表示法规定:
正数的反码与其原码相同;
负数的反码是对正数逐位取反,【含符号位】。
例如:
对于二进制原码10010求反码:
((10010)原)反=对正数(00010)原含符号位取反=
反码11101
(10010,1为符号码,故为负)
补码:-
1)模的概念:把一个计量单位称之为模或模数。例如,时钟是以12进制进行计数循环的,即以12为模。在时钟上,时针加上(正拨)12的整数位或减去(反拨)12的整数位,时针的位置不变。14点钟在舍去模12后,成为(下午)2点钟(14=14-12=2)。从0点出发逆时针拨10格即减去10小时,也可看成从0点出发顺时针拨2格(加上2小时),即2点(0-10=-10=-10+12=2)。因此,在模12的前提下,-10可映射为+2。由此可见,对于一个模数为12的循环系统来说,加2和减10的效果是一样的;因此,在以12为模的系统中,凡是减10的运算都可以用加2来代替,这就把减法问题转化成加法问题了(注:计算机的硬件结构中只有加法器,所以大部分的运算都必须最终转换为加法)。10和2对模12而言互为补数。
同理,计算机的运算部件与寄存器都有一定字长的限制(假设字长为8),因此它的运算也是一种模运算。当计数器计满8位也就是256个数后会产生溢出,又从头开始计数。产生溢出的量就是计数器的模,显然,8位二进制数,它的模数为2^8=256。在计算中,两个互补的数称为“补码”。
2)补码的表示方法
正数:正数的补码和原码相同。
负数:负数的补码则是符号位为“1”。并且,这个“1”既是符号位,也是数值位。数值部分按位取反后再在末位(最低位)加1。也就是“反码+1”。
例如:
符号位
数值位
[+7]补=
0
0000111
B
[-7]补=
1
1111001
B
补码在微型机中是一种重要的编码形式,请注意:
a.
采用补码后,可以方便地将减法运算转化成加法运算,运算过程得到简化。正数的补码即是它所表示的数的真值,而负数的补码的数值部分却不是它所表示的数的真值。采用补码进行运算,所得结果仍为补码。
b.
与原码、反码不同,数值0的补码只有一个,即
[0]补=00000000B。
c.
若字长为8位,则补码所表示的范围为-128~+127;进行补码运算时,应注意所得结果不应超过补码所能表示数的范围。