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.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。
真值:因为第一位是符号位,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 = –000 0001 = –1
原码是一种计算机中对数字的二进制定点表示方法。原码表示法在数值前面增加了一位符号位(即最高位为符号位):正数该位为0,负数该位为1(0有两种表示:+0和-0),其余位表示数值的大小。原码的优点:简单直观;例如,我们用8位二进制表示一个数,+11的原码为00001011,-11的原码就是10001011。原码的缺点:原码不能直接参加运算,可能会出错。例如数学上,1+(-1)=0,而在二进制中00000001+10000001=10000010,换算成十进制为-2。显然出错了。所以原码的符号位不能直接参与运算,必须和其他位分开,这就增加了硬件的开销和复杂性。原码是有符号数的最简单的编码方式,便于输入输出,但作为代码加减运算时较为复杂。一个字长为n的机器数能表示不同的数字的个数是固定的2^n个,n=8时2^n=256;用来表示有符号数,数的范围就是 -2^(n-1)+1 2^(n-1)-1,n=8时,这个范围就是 -127 ~ +127。但是在不需要考虑数的正负时,就不需要用一位来表示符号位,n位机器数全部用来表示是数值,这时表示数的范围就是0~2^n-1,n=8时这个范围就是0~255.没有符号位的数,称为无符号数。
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] = [0000 0001]原= [0000 0001]反
[-1] = [1000 0001]原= [1111 1110]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。(也即在反码的基础上+1)
[+1] = [0000 0001]原= [0000 0001]反= [0000 0001]补
[-1] = [1000 0001]原= [1111 1110]反= [1111 1111]补