加法器:
计算机里面,只有加法器,没有减法器,所有的减法运算,都必须用加法进行。
即:减去某个数字(或者说加上某个负数)的运算,都应该研究如何用加法来完成。
模、补数:
把某物体左转 90 度,和右转 270 度,在不考虑圈数的条件下,最终的效果是相同的;
把数字 87,减去 25,和加上 75,在不考虑百位数的条件下,效果也是相同的;
90 + 270 = 360
25 + 75 = 100
式中的 360和 100,就是“模”。
式中的 90 和 270、 25 和 75,就是一对对“互补”的数字。
用补数代替原数,可把减法转变为加法。出现的进位就是模,此时的进位,就应该忽略不计。
二进制数的模:
前面说过的十进制数25和75,它们是 2 位数的运算,模是 100,即 1 的后面加上 2 个 0。
如果有 3 位数参加运算,模就是 1000,即 1 的后面加上 3 个 0。
推论:有多少位数参加运算,模就是在 1 的后面加上多少个 0。
对于二进制数字,模也是这样推算。
如果是 3 位二进制数参加运算,模就是 1000,即 1 的后面加上 3 个 0;
那么当 8 位二进制数参加运算,模就是 1 0000 0000,即 1 的后面加上 8 个 0。
注意:这里提到的 1、0,都是二进制数。
8 位二进制数的模可以按照十进制写成 2^8,即 256。
二进制数的补码:
求二进制数的补数,目的是往计算机里面存放。
在计算机里面,存放的数字什么的,都称为机器码;那么二进制形式的补数,也就改称为补码了。
计算时加上正数,是不需要进行求取补数的;只有进行减法(或者加上负数),才需要对减数求补数。
补码就是按照这个要求来定义的:正数不变,负数即用模减去绝对值。
已知一个数 X,其 8 位字长的补码定义为:
正数和0的补码,就是该数字本身
负数的补码,就是用 1 0000 0000,减去该数字的绝对值
例如 X = -126,其补码为 1000 0010,计算方法如下:
1 0000 0000
- 0111 1110
-----------
1000 0010
应用补码进行计算
用补码计算:83-25=58。
83 --都变成补码,再用加法运算--> 0101 0011
- 25 -> 1 0000 0000 - 0001 1001--> + 1110 0111
-------------------------------
58 <- 忽略进位1,结果就是正确的--[1] 0011 1010
计算结果如果超出了-128~+127的范围,结果将是错误的,这是没有办法纠正的。
1 、符号位
从这个表格中,可以看出补码的一个特点:正数的最高位都是0,负数的最高位都是1。
这样一来,有人就把最高位理解成了符号位。说什么是规定的用0代表正号,......。并且郑重其事的补充说明:“符号位也参加运算”。真能忽悠!卖拐、卖车的都甘拜下风。
其实,前面说过的 补数 和 补码的定义式 里面,根本就没有什么符号位。这最高位的1、0是自然出现的,并不是由人来规定的。
2、求反加一
负数补码的后面七位,也可以看出一个不完全的规律:它们和绝对值之间存在着“求反加一”的关系。于是,又有人推出了这个不同于定义式的算法。
3、原码和反码
由于使用“求反加一”来求取补码,顺便又引出了 原码 和 反码 两个垃圾概念。
其实,“求反加一”的计算方法只是适用于计算二进制形式的补数,它并不是通用的。
并且把“求反加一”用于求-128的补码,有个溢出的现象,很多人都在这里被弄瘸了很长时间。
原码和反码也只不过是“人工”进行“求反加一”时的中间过程,在计算机里面根本是不存在的,它们也就没有丝毫用处。
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求补码,就按照定义的规定,负数采用“模减去绝对值”的方法来做,这是求补数的通用方法,适合于各种进制、各种大小的数字。
不要用求反加一的方法,也就不用理会原码和反码了,也不牵涉符号位的问题。
以后的计算,也就没有必要特殊说明:“符号位一起参加运算...”,因为根本就没有什么符号位。
转自:https://www.douban.com/note/223507364/
我们理解和口算补码可以按照本文作者的思路,求补码,负数采用“模减去绝对值”的方法来做;
但是计算机是不能减法运算的,所以在计算机中原码、反码、符号位应该还是有用的。