我只是好奇,为了在二进制中表示-1,是否有一个原因,使用了2的补码:翻转位并加1?
-1由11111111(2的补码)表示,而不是(对我来说更直观)10000001,10000001是二进制1,第一位为负标志。
免责声明:我的工作不依赖二进制算术!
我只是好奇,为了在二进制中表示-1,是否有一个原因,使用了2的补码:翻转位并加1?
-1由11111111(2的补码)表示,而不是(对我来说更直观)10000001,10000001是二进制1,第一位为负标志。
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当前回答
我们对加减法都只做加法运算。我们将第二个操作数与第一个操作数相加。对于减法,我们将第二个操作数的2的补数与第一个操作数相加。
对于2的补码表示,我们不需要单独的数字组件,只使用加法器和补法器。
其他回答
2的补语允许负数和正数相加,而不需要任何特殊的逻辑。
如果你想用你的方法做1和-1相加 10000001 (1) + 00000001 (1) 你得到 10000010 (2)
相反,通过使用2的补数,我们可以相加
11111111 (1) + 00000001 (1) 你得到 00000000 (0)
减法也是如此。
同样,如果你试着用6减去4(两个正数),你可以用2补4,然后把两者相加6 + (-4)= 6 -4 = 2
这意味着正数和负数的减法和加法都可以由cpu中的同一个电路完成。
该操作的通常实现是“翻转位并加1”,但有另一种定义它的方式可能使其原理更清楚。2的补数是通常的无符号表示形式,其中每一位控制2的下一次方,并使最有效项为负。
取8位值a7 a6 a5 a4 a3 a2 a1 a0
通常的无符号二进制解释是: 27*a7 + 26*a6 + 25*a5 + 24*a4 + 23*a3 + 22*a2 + 21*a1 + 20*a0 = 128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = 255
两人的补充解释是: -27*a7 + 26*a6 + 25*a5 + 24*a4 + 23*a3 + 22*a2 + 21*a1 + 20*a0 = -128 + 64 + 32 + 16 + 8 + 4 + 2 + 1 = -1
其他任何位都不会改变含义,并且进位到a7是“溢出”,不期望工作,所以几乎所有的算术操作都可以工作而不需要修改(正如其他人所注意到的)。符号大小通常检查符号位,并使用不同的逻辑。
维基百科说明了一切:
二补系统的优点是不需要加减电路检查操作数的符号来决定是加还是减。这一特性使系统实现更简单,能够轻松地处理更高精度的算术。此外,零只有一种表示,避免了与负零相关的微妙之处,这种微妙之处存在于补体系统中。
换句话说,无论数字是否为负,加法都是一样的。
有不同类型的表示,它们是:
无符号数表示 有符号数字表示 补体表示 二补体表示法
无符号数字表示,仅用于表示正数
有符号的数字表示,用来表示正数和负数。在有符号数表示中,MSB位表示符号位,其余位表示数字。当MSB为0时表示数字为正,当MSB为1时表示数字为负。
有符号数表示的问题是0有两个值。
补码表示法的问题是0有两个值。
但如果我们使用2的补体表示,那么0就只有一个值,这就是为什么我们用2的补体形式表示负数。
来源:负数为什么以二进制补码形式存储
我有一个在某些情况下很重要的小补充:在这些限制条件下,2的恭维是唯一可能的表示:
无符号数和二的补数是恒等交换环。它们之间有一个同态。 它们共享相同的表示,对负数有不同的分支切割,(因此,为什么它们之间的加法和乘法是相同的)。 高位决定符号。
要知道为什么,它有助于降低基数;例如Z_4。
星座、星等和一个人的赞美都不能形成一个具有相同数量元素的环;一个症状是双零。因此,很难在边缘上工作;为了在数学上保持一致,它们需要检查溢出或陷阱表示。