补码在计算机系统中有什么重要作用
计算机中补码的作用,要从常识中“补数”来理解。
对于钟表,倒拨 3 小时,可以用正拨 9 小时来代替。
对于两位十进制数,共有 100 个数:0~99。
减一,就可以用 +99 代替。
如:28-1 = 27
28 + 99 = (1) 27
忽略 100,结果就相同了。
那么,9 就是-3 的补数、99 就是-1 的补数。
补数,就是用数值较大的正数,代替负数。
利用补数,就可以用加法,代替减法运算。
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补码,就是二进制形式的补数。
计算机中八位补码,共有 256 种组合。
那么,负数的补码就是:256 + 这个负数。
那么,数字-1 的补码就是:1111 1111 = 255(十进制)。
同理,数字-2 的补码就是:1111 1110 = 254。
。。。
最终,数字-128 的补码就是:1000 0000 = 128。
求补码,并不需要原码反码。
计算机中,根本也没有原码反码。
原码反码,是毫无用处的东西。
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用补码代替负数,就可用加法代替减法运算。
计算机中,只要具有加法器,就够用了。
这就可以简化计算机系统的硬件。
2024-10-28 广告
发现网上对这个问题的回答都不甚完善,特专门打字口语化回复。
通过原码可以很便捷的实现将现实世界中的数值转换为二进制01序列保存在计算机中,但原码对于计算机中01序列数值的加减法运算难以高效支持。所以为了运算需要,必须要将数值以补码形式保存在计算机中,补码有三个重要意义:
补码可以很方便的将减法运算转换为加法运算,硬件实现上,就只需要一个加法器即可完成加减法运算,无需再设计生产减法器。
补码加减法运算中,可以将符号位无差别的看成是数值,直接参与运算,最终得到的结果中最高位仍按符号位理解,并且计算结果无误。
补码消除了正负零的干扰,使得示数范围朝负方向上扩展一位,如将原码-127到+127的范围,扩展为-128到+127.
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64位计算机, 所能表示的最大数是18446744073709551616,若再加1成为18446744073709551617,但因只有64位,最高位1自然丢失,又回了零,所以64位二进制系统的模为2^64。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。
正整数的补码是其二进制表示,与原码相同。
求负整数的补码,将其对应正数二进制表示所有位取反(包括符号位,0变1,1变0)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。
希望我能帮助你解疑释惑。