補碼的定點整數為什麼範圍是 2 n 12 n

2021-08-14 02:12:40 字數 3271 閱讀 8061

1樓:匿名使用者

原碼、補碼和反碼

數在計算機中是以二進位制形式表示的。

數分為有符號數和無符號數。

原碼、反碼、補碼都是有符號定點數的表示方法。

一個有符號定點數的最高位為符號位,0是正,1是副。

以下都以8位整數為例,

原碼就是這個數本身的二進位制形式。

例如 1000001 就是-1

0000001 就是+1

正數的反碼和補碼都是和原碼相同。

負數的反碼是將其原碼除符號位之外的各位求反

[-3]反=[10000011]反=11111100

負數的補碼是將其原碼除符號位之外的各位求反之後在末位再加1。

[-3]補=[10000011]補=11111101

一個數和它的補碼是可逆的。

為什麼要設立補碼呢?

第一是為了能讓計算機執行減法:

[a-b]補=a補+(-b)補

第二個原因是為了統一正0和負0

正零:00000000

負零:10000000

這兩個數其實都是0,但他們的原碼卻有不同的表示。

但是他們的補碼是一樣的,都是00000000

特別注意,如果+1之後有進位的,要一直往前進位,包括符號位!(這和反碼是不同的!)

[10000000]補

=[10000000]反+1

=11111111+1

=(1)00000000

=00000000(最高位溢位了,符號位變成了0)

有人會問

10000000這個補碼錶示的哪個數的補碼呢?

其實這是一個規定,這個數表示的是-128

所以n位補碼能表示的範圍是

-2^(n-1)到2^(n-1)-1

比n位原碼能表示的數多一個

又例:1011

原碼:01011

反碼:01011 //正數時,反碼=原碼

補碼:01011 //正數時,補碼=原碼

移碼:11011 //原數+10000

-1011

原碼:11011

反碼:10100 //負數時,反碼為原碼取反

補碼:10101 //負數時,補碼為原碼取反+1

移碼:00101 //原數+10000

0.1101

原碼:0.1101

反碼:0.1101 //正數時,反碼=原碼

補碼:0.1101 //正數時,補碼=原碼

移碼:1.1101 //原數+1

-0.1101

原碼:1.1101

反碼:1.0010 //負數時,反碼為原碼取反

補碼:1.0011 //負數時,補碼為原碼取反+1

移碼:0.0010 //原數+1

總結:在計算機內,定點數有3種表示法:原碼、反碼和補碼

所謂原碼就是前面所介紹的二進位制定點表示法,即最高位為符號位,「0」表示正,「1」表示負,其餘位表示數值的大小。

反碼錶示法規定:正數的反碼與其原碼相同;負數的反碼是對其原碼逐位取反,但符號位除外。

補碼錶示法規定:正數的補碼與其原碼相同;負數的補碼是在其反碼的末位加1。

1、原碼、反碼和補碼的表示方法

(1) 原碼:在數值前直接加一符號位的表示法。

例如: 符號位 數值位

[+7]原= 0 0000111 b

[-7]原= 1 0000111 b

注意:a. 數0的原碼有兩種形式:

[+0]原=00000000b [-0]原=10000000b

b. 8位二進位制原碼的表示範圍:-127~+127

2)反碼:

正數:正數的反碼與原碼相同。

負數:負數的反碼,符號位為「1」,數值部分按位取反。

例如: 符號位 數值位

[+7]反= 0 0000111 b

[-7]反= 1 1111000 b

注意:a. 數0的反碼也有兩種形式,即

[+0]反=00000000b

[- 0]反=11111111b

b. 8位二進位制反碼的表示範圍:-127~+127

3)補碼的表示方法

1)模的概念:把一個計量單位稱之為模或模數。例如,時鐘是以12進位制進行計數迴圈的,即以12為模。

在時鐘上,時針加上(正撥)12的整數位或減去(反撥)12的整數位,時針的位置不變。14點鐘在捨去模12後,成為(下午)2點鐘(14=14-12=2)。從0點出發逆時針撥10格即減去10小時,也可看成從0點出發順時針撥2格(加上2小時),即2點(0-10=-10=-10+12=2)。

因此,在模12的前提下,-10可對映為+2。由此可見,對於一個模數為12的迴圈系統來說,加2和減10的效果是一樣的;因此,在以12為模的系統中,凡是減10的運算都可以用加2來代替,這就把減法問題轉化成加法問題了(注:計算機的硬體結構中只有加法器,所以大部分的運算都必須最終轉換為加法)。

10和2對模12而言互為補數。

同理,計算機的運算部件與暫存器都有一定字長的限制(假設字長為8),因此它的運算也是一種模運算。當計數器計滿8位也就是256個數後會產生溢位,又從頭開始計數。產生溢位的量就是計數器的模,顯然,8位二進位制數,它的模數為28=256。

在計算中,兩個互補的數稱為「補碼」。

2)補碼的表示: 正數:正數的補碼和原碼相同。

負數:負數的補碼則是符號位為「1」,數值部分按位取反後再在末位(最低位)加1。也就是「反碼+1」。

例如: 符號位 數值位

[+7]補= 0 0000111 b

[-7]補= 1 1111001 b

補碼在微型機中是一種重要的編碼形式,請注意:

a.採用補碼後,可以方便地將減法運算轉化成加法運算,運算過程得到簡化。正數的補碼即是它所表示的數的真值,而負數的補碼的數值部份卻不是它所表示的數的真值。

採用補碼進行運算,所得結果仍為補碼。

b.與原碼、反碼不同,數值0的補碼只有一個,即 [0]補=00000000b。

c.若字長為8位,則補碼所表示的範圍為-128~+127;進行補碼運算時,應注意所得結果不應超過補碼所能表示數的範圍。

------------望採納,謝謝

2樓:匿名使用者

如果是有符號整數,原碼可表示的範圍是

-(2∧(n-1)-1)~2∧(n-1)-1,,,,但在補碼中正0和負0都是用同一個機器碼錶示,並且因為負數表示的範圍長度是不變的,少了一個負0,表示範圍就要往左多一個位置,,,,,,,

-((2∧(n-1)-1)減去1之後就是

-(2∧(n-1))

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