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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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。
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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。
这是为了简化数字的和和和差。2的补数中一个负数和一个正数的和与正常方式的和是一样的。
你的目的并不是把二进制数的所有位都颠倒过来。实际上就是用1减去每一位。这只是一个幸运的巧合,1减1得0,1减0得1。所以翻转位有效地执行了这个减法。
但为什么每个数字的差值都是1呢?你不是。您的实际目的是计算给定的二进制数与另一个具有相同位数但只包含1的二进制数的差值。例如,如果您的数字是10110001,当您翻转所有这些位时,您实际上是在计算(11111111 - 10110001)。
这解释了计算二的补的第一步。现在让我们在图中加入第二步——添加1。
将上述二进制方程加1:
11111111-10110001 + 1
你得到了什么?这样的:
100000000-10110001
这是最终方程。通过执行这两个步骤,你试图找到这个,最终的区别:二进制数减去另一个二进制数,多出一位,并且除最高位外都包含零。
但我们为什么要追求这种差异呢?好吧,从现在开始,我想你最好去读维基百科的文章。
使用2的补码是因为它更容易在电路中实现,也不允许负零。
如果有x位,2的补码范围从+(2^x/2+1)到-(2^x/2)。补码将从+(2^x/2)到-(2^x/2),但允许负数为零(0000在4位1的补码系统中等于1000)。
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。