真值原码反码补码详解和习题
原码、反码、补码详解!不懂的请看过来!(转)

原码、反码、补码详解!不懂的请看过来!(转)本篇⽂章讲解了计算机的原码、反码和补码,并且进⾏了深⼊探求了为何要使⽤反码和补码,以及更进⼀步的论证了为何可以⽤反码、补码的加法去计算原码的减法。
论证部分如有不对的地⽅请各位⽜⼈帮忙指正!希望本⽂对⼤家学习计算机基础有所帮助!⼀. 机器数和机器数的真值在学习原码,反码和补码之前,需要先了解机器数和真值的概念。
1、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,在计算机⽤机器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0000 0011。
如果是 -3 ,就是 100 00011 。
那么,这⾥的 0000 0011 和 1000 0011 就是机器数。
2、机器数的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 1000 0011,其最⾼位1代表负,其真正数值是 -3,⽽不是形式值131(1000 0011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 = –1⼆. 原码, 反码, 补码的基础概念和计算⽅法在探求为何机器要使⽤补码之前,让我们先了解原码、反码和补码的概念。
对于⼀个数,计算机要使⽤⼀定的编码⽅式进⾏存储,原码、反码、补码是机器存储⼀个具体数字的编码⽅式。
1. 原码原码就是符号位加上真值的绝对值,即⽤第⼀位表⽰符号,其余位表⽰值。
⽐如:如果是8位⼆进制:[+1]原= 0000 0001[-1]原= 1000 0001第⼀位是符号位,因为第⼀位是符号位,所以8位⼆进制数的取值范围就是:(即第⼀位不表⽰值,只表⽰正负。
)[1111 1111 , 0111 1111]即[-127 , 127]原码是⼈脑最容易理解和计算的表⽰⽅式。
原码、反码与补码知识讲解

原码、反码与补码知识讲解2.2 原码、反码与补码在计算机内的数(称之为“机器数”)值有3种表示法:原码、反码和补码。
所谓原码就是带正、负号的二进制数,即最高位为符号位,“0”表示正,“1”表示负,其余位表示数值的大小。
反码表示法规定:正数的反码与其原码相同;负数的反码是对其原码逐位取反,但符号位除外。
补码表示法规定:正数的补码与其原码相同;负数的补码是在其反码的末位加1。
由此可见,这三种表示法中,关键是负数的表示方式不一样。
2.2.1 正负数表示、定点数与浮点数在计算机内,通常把1个二进制数的最高位定义为符号位,用“0”表示正数,“1”表示负数;其余位表示数值。
规定小数点位置固定不变的数称为“定点数”;小数点的位置不固定,可以浮动的数称为“浮点数”。
2.2.2 原码原码表示法是定点数的一种简单的表示法。
用原码表示带符号二进制数时,符号位用0表示正,1表示负;数值位保持不变。
原码表示法又称为符号-数值表示法。
1. 小数原码表示法设有一数为x,则原码表示可记作[x]原(下标表示)。
例如,X1= +1010110 ;X2= -1001010原码表示数的范围与二进制位数有关。
设二进制小数X=±0.X1X2…Xm,则小数原码的定义如下:例如:X=+0.1011时,根据以上公式可得[X]原=0.1011;X=-0.1011时,根据以上公式可得[X]原= 1-(-0.1011)=1.1011=1.1011当用8位二进制来表示小数原码时,其表示范围为:最大值为0.1111111,其真值约为(0.99)10 ;最小值为1.1111111,其真值约为(-0.99)10。
根据定义,小数“0”的原码可以表示成0.0…0或1.0…0。
2. 整数原码表示法整数原码的定义如下:例如:X=+1101时,根据以上公式可得[X]原=01101;X=-1101时,根据以上公式可得[X]原=24-(-1101)=10000+1101=11101当用8位二进制来表示整数原码时,其表示范围为:最大值为01111111,其真值为(127)10 ;最小值为11111111,其真值为(-127)10 。
原码反码补码及运算

原码,反码,补码及运算一、定义 1.原码 正数的符号位为0,负数的符号位为1,其它位按照一般的方法来表示数的绝对值。
用这样的表示方法得到的就是数的原码。
【例2.13】当机器字长为8位二进制数时:X=+1011011 [X]原码=01011011Y=+1011011 [Y]原码=11011011[+1]原码=00000001 [-1]原码=10000001[+127]原码=01111111 [-127]原码=11111111 原码表示的整数范围是: -(2n-1-1)~+(2n-1-1),其中n为机器字长。
则:8位二进制原码表示的整数范围是-127~+12716位二进制原码表示的整数范围是-32767~+32767 2.反码 对于一个带符号的数来说,正数的反码与其原码相同,负数的反码为其原码除符号位以外的各位按位取反。
【例2.14】当机器字长为8位二进制数时: X=+1011011 [X]原码=01011011 [X]反码=01011011 Y=-1011011 [Y]原码=11011011 [Y]反码=10100100 [+1]反码=00000001 [-1]反码=11111110 [+127]反码=01111111 [-127]反码=10000000 负数的反码与负数的原码有很大的区别,反码通常用作求补码过程中的中间形式。
反码表示的整数范围与原码相同。
3.补码 正数的补码与其原码相同,负数的补码为其反码在最低位加1。
引入补码以后,计算机中的加减运算都可以统一化为补码的加法运算,其符号位也参与运算。
【例2.15】(1)X=+1011011 (2)Y=-1011011 (1)根据定义有:[X]原码=01011011 [X]补码=01011011 (2)根据定义有:[Y]原码=11011011 [Y]反码=10100100 [Y]补码=10100101 补码表示的整数范围是-2n-1~+(2n-1-1),其中n为机器字长。
真值原码反码补码详解和习 题

运算规则:[x+y]补=[x]取补+[y]补
②定点补码减法运算
补 补 补 补 运算规则:[x-y] =[x+(-y)] =[x] +[-y]
补 补 [-y] 的求法是将[y] 的各位(包括符号位)全取反,最末位
反码:正数的反码同原码, 负数的反码为除符号位外,其它各位 按位取反。
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的反码是00000001, —1的反码是11111110。
补码:正数的补码同原码,负数的补码为反码加1。 负数的补码是在其原码的基础上, 符号位不变, 其余各
加1。
补 补 即将[y] 连同符号位一起取反加1便可得到[-y] 。
[-x]补=模 - [x]补
[x]补=模 - [-x]补 比如8bit,模= 28
如:
补 补 补= [y] =10001010,则[-y] =01110110; [-1]
28 - [1]
补=1_0000_0000 - 0000_0001 = 1111_1111
若计算结果比能表示的最大数还大则称为上溢,上溢时一般作溢出 中断处理;
若计算结果比能表示的最小数还小则称为下溢,下溢时一般作机器 零处理。
下面介绍用双符号判断溢出方法:
引入两个符号位Cs+1、Cs Cs+1用来表示两个符号位向更高位进位时的状态,有进位时 Cs+1=1,无进位时Cs+1=0; Cs用来表示两数值的最高位向符号位进位时的状态,有进位时 Cs=1,无进位时Cs=0; 当Cs+1Cs=00或11时,无溢出;当Cs+1Cs=01或10时,有溢出,
真值原码逆补的详细讲解和练习.doc

真值原码逆补的详细讲解和练习原始码、逆码和补码的概念本节要求掌握原始码、逆码和补码的概念。
根据小数点处理方式,数字数据的表示可分为定点数和浮点数。
根据符号位,有三种机器号码:原始码、反码和补码。
一、计算机中的数据表示1.数字的定点数和浮点数在计算机内部表示。
通常,带小数点的数字有两种表达方式,即所谓的定点数和浮点数。
(1)固定点:但是,小数点在数字中的位置是固定的。
数字的最高位是符号位。
小数点可以在符号数字之后,也可以在数字的末尾。
小数点本身不需要表达。
这是隐含的。
缺点:只有纯小数或整数可以用定点表示;(2)浮点数:小数点在数字中的位置是浮动的,不是固定的。
通用浮点数既有整数部分也有小数部分。
通常,对于任何二进制数N,它可以表示为:N=2p× s n,p,s是二进制数,p是n的顺序码,通常是一个定点整数。
订单代码指示数据中小数点的位置。
它确定浮点表示范围s的尾数,通常是定点小数,通常用补码或原始代码表示。
尾数部分给出浮点数的有效位数,决定浮点数的精度,归一化后的浮点数为0.5 ≤| s | 1;0.1B=( 1/2 )D=( 2-根据符号位具有原始代码、反码和补码的机器数量。
一、计算机中的数据表示1.数字的定点数和浮点数在计算机内部表示。
通常,带小数点的数字有两种表达方式,即所谓的定点数和浮点数。
(1)固定点:但是,小数点在数字中的位置是固定的。
数字的最高位是符号位。
小数点可以在符号数字之后,也可以在数字的末尾。
小数点本身不需要表达。
这是隐含的。
缺点:只有纯小数或整数可以用定点表示;(2)浮点数:小数点在数字中的位置是浮动的,不是固定的。
通用浮点数既有整数部分也有小数部分。
通常,对于任何二进制数N,它可以表示为:N=2p× s n,p,s是二进制数,p是n的顺序码,通常是一个定点整数。
订单代码指示数据中小数点的位置。
它确定浮点表示范围s的尾数,通常是定点小数,通常用补码或原始代码表示。
计算机组成原理习题答案第二章

6.设[X]原=1.a1a2a3a4a5a6,
(1)若要X>-1/2
,a1~a6要满足什么条件?
(2)若要-1/8
≥X≥-1/4
,a1~a6要满足什么条件?
解:(1)X>-1/2
的代码为:
1.000001-1
64
…
1.011111-3/1
64
a1=0,a2+a3+a4+a5+a6=1。
(2)-1/8
解:无符号整数:0≤X≤(232-1)。
补码:-231≤X≤(231-1)。
11.某浮点数字长12位,其中阶符1位,阶码数值3位,数符1位,尾数数值7位,阶码以2为底,阶码和尾数均用补码表示。它所能表示的最大正数是多少?最小规格化正数是多少?绝对值最大的负数是多少?
解:最大正数=(1-2-7)×223-1=(1-2-7)×27=127。
20.以下列形式表示(5382)10。
(1)8421码; (2)余3码;
(3)2421码; (4)二进制数。
解:(1)0101001110000010。
(2)1000011010110101。
(3)1011001111100010。
(4)1010100000110。
21.填写下列代码的奇偶校验位,现设为奇校验:
0.10000001.1000000
0.1111000
1.1111000
00001101
10001101
00000000
00000000
0.10000001.1000000
0.1111000
1.0001000
00001101
11110011
00000000
11111111
原码反码补码

1.原码表示法(1)整数原码的定义为:式中x为真值,n为整数的位数。
小数原码的定义为注:正数的原码是把符号位改为‘0’,负数的原码把符号位改为‘1’即可。
例:当x=+0.1101时,[x]原=0.1101当x=-0.1101时,[x]原=1-(-0.1101)=1.1101(2)原码的表数范围。
对于定点整数:一个n+1位原码能表示的最大正数为01…11,即2n-1;能表示的最小数为绝对值最大的负数111…1,即-(2n-1)。
所以原码能表示的数值范围为: -(2n-1) ≤ x≤ 2n-1。
例:字长为8位的定点整数,x的原码的表示范围为(-127 ,127).对于定点小数:一个n+1位定点小数原码能表示的最大正数为0.1…11,即1-2-n;能表示的最小数为绝对值最大的负数为1.11…1,即-(1-2-n)。
定点小数原码的数值范围为: -(1-2-n) ≤ x≤ 1-2-n。
2.反码表示法例:正数的反码和原码一样,负数的反码把原码除符号位以外的所有位取反。
例:字长为8位的定点整数,x的反码的表示范围为(-127 ,127).3.补码表示法(1)整数补码的定义为:式中x为真值,n为整数的位数。
小数补码的定义为注:正数的补码是和原码相同,负数的补码把原码除符号位以外的所有为取反(反码),再加‘1’例:当x=+0.1101时,[x]原=0.1101,[x]补=0.1101当x=-0.1101时,[x]原=1.1101,[x]补=1.0010+1=1.0011[x]补=2+x=10.0000-0.1101=1.0011(2)补码的表数范围。
一个n+1位整数补码能表示的最大数是011…1,即2n-1;能表示的最小数为100…0,即-2n。
所以它能表示的数值范围是:-2n≤ x≤ 2n-1例:字长为8位的定点整数,x的补码的表示范围为(-128 ,127).一个n+1位小数补码能表示的最大数是0.11…1,即1-2-n;能表示的最小数为1.00… 0,即-1。
原码反码补码例题详解

以下是一个原码、反码和补码的例题及其详细解答:
题目:已知一个负整数X=-1101(二进制),求其原码、反码和补码。
解答:
1. 原码:原码就是符号位加上真值的绝对值。
由于X是负数,其符号位为1。
真值的绝对值为1101(二进制)。
所以,X的原码为11101(二进制)。
2. 反码:对于正数,反码就是其本身;对于负数,反码是在其原码的基础上,将所有1变为0,0变为1。
因此,X的反码为00011(二进制)。
3. 补码:对于正数,补码就是其本身;对于负数,补码是在其反码的基础上加1。
因此,X的补码为00100(二进制)。
总结:
* 原码表示的是符号位和真值的绝对值。
* 反码是在原码的基础上进行位反转。
* 补码是在反码的基础上加1。
需要注意的是,补码在计算机中通常用于存储数字,因为计算机内部只能处理二进制数据。
在计算机中,正数的补码就是其本身,负数的补码是其反码加1的结果。
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原码、反码和补码的概念本节要求掌握原码、反码、补码的概念知识精讲数值型数据的表示按小数点的处理可分为定点数和浮点数;按符号位有原码、反码和补码三种形式的机器数。
一.计算机中数据的表示方法1、数的定点与浮点表示在计算机内部,通常用两种方法来表示带小数点的数,即所谓的定点数和浮点数。
①定点数:是小数点在数中的位置是固定不变的数,数的最高位为符号位,小数点可在符号位之后,也可在数的末尾,小数点本身不需要表示出来,它是隐含的。
缺点:只有纯小数或整数才能用定点数表示;②浮点数:小数点在数中的位置是浮动的、不固定的数。
一般浮点数既有整数部分又有小数部分,通常对于任何一个二进行制数N,总可以表示成:N=±2P×SN、P、S均为二进制数,P为N的阶码,一般为定点整数,常用补码表示,阶码指明小数点在数据中的位置,它决定浮点的表示范围S为N的尾数,一般为定点小数,常用补码或原码表示,尾数部分给出了浮点数的有效数字位数,它决定了浮点数的精度,且规格化浮点数0.5≤|S|<1;0.1B=( 1/2 )D =( 2-1)D0.11B=(1/2 + 1/4 )D =( 2-1+2-2)D0.111B=(1/2 + 1/4 + 1/8 )D =( 2-1+2-2+2-3)D ---------------------------在计算机中表示一个浮点数其结构为:假设用八个二进制位来表示一个浮点数,且阶码部分占4位,其中阶符占一位;尾数部分占4位,尾符也占一位。
若现有一个二进制数N=(101100)2可表示为:2110×0.1011,则该数在机器内的表示形式为:101100B= 10110B * (21)D101100B= 1011B * (22)D101100B= 101.1B * (23)D101100B= 10.11B * (24)D101100B= 1.011B * (25)D101100B= 0.1011B * (26110一个浮点形式的尾数S若满足0.5≤|S|<1,且尾数的最高位数为1,无无效的0,则该浮点数称为规格化数;规格化数可以提高运算的精度。
S为原码表示,则S1=1规格化数S为补码表示N为正数,则S1 =1N为负数,则S1=0二、原码、反码和补码1、机器数与真值机器数:在计算机中数据和符号全部数字化,最高位为符号位,且用0表示正、1表示负,那么把包括符号在内的一个二进制数我们称为机器数,机器数:有原码、反码和补码三种表示方法。
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:用“+”、“—”号表示的二进制数。
机器数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 = -12、原码、反码和补码的概念1)概念机器数:有原码、反码和补码三种表示方法。
原码:是最简单的机器数表示法。
其数符位用0表示正,1表示负,其余各位表示真值本身。
即用第一位表示符号,其余位表示值,比如如果是8位二进制:1的原码是00000001,—1的原码是10000001。
反码:正数的反码同原码,负数的反码为除符号位外,其它各位按位取反。
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的反码是00000001,—1的反码是11111110。
补码:正数的补码同原码,负数的补码为反码加1。
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 1的补码是00000001,—1的补码是11111110。
2)转换方法当真值为正数时,原码、反码、补码3种机器数的最高位均为0当真值为负数时,原码、反码、补码3种机器数的最高位均为1机器数的最高位为符号位,其它位称为数值位。
当真值为正数时,原码=反码=补码;当真值为负数时,三种机器数的符号位相同,均为1,原码的数值位保持“原”样,反码的数值位是,简称“取反加1”。
当真值为负数时:补码= 反码+1当真值为负数时:原码= [补码]取补补码= [原码]取补[-x]补=模- [x]补[x]补=模- [-x]补比如8bit,模= 28=1_0000_0000例如:(1)假设码长为8位,写出下列数的原码、反码和补码。
由此可见:n位的二进制数用原码表示,则可表示的数的个数为2-1个;n位的二进制数用反码表示,则可表示的数的个数为2n-1个;n位的二进制数用补码表示,则可表示的数的个数为2n个。
比如:补码中用(-128)代替了(-0)编程中常用到的32位int类型,可以表示范围是: [-231 ~231 -1] 因为第一位表示的是符号位.而使用补码表示时又可以多保存一个最小值-2G~2G-13、算术运算计算机中的算术运算一般可采用补码进行,用补码表示的两个操作数进行算术运算,符号位可直接参加运算,结果仍为补码。
①定点补码加法运算运算规则:[x+y]补=[x]取补+[y]补②定点补码减法运算运算规则:[x-y]补=[x+(-y)]补=[x]补+[-y]补[-y]补的求法是将[y]补的各位(包括符号位)全取反,最末位加1。
即将[y]补连同符号位一起取反加1便可得到[-y]补。
[-x]补=模- [x]补[x]补=模- [-x]补比如8bit,模= 28如:[y]补=10001010,则[-y]补=01110110;[-1]补=28 - [1]补=1_0000_0000 - 0000_0001 = 1111_1111[y]补=0100,则[-y]补=1100;[-(-1)]补=28 - [-1]补=1_0000_0000 - 1111_1111 = 0000_0001 注意:在进行运算时有时会发生溢出。
③定点补码运算的溢出处理采用补码运算时若结果的数值超出了补码所能表示的范围,则此种情况称为溢出。
若计算结果比能表示的最大数还大则称为上溢,上溢时一般作溢出中断处理;若计算结果比能表示的最小数还小则称为下溢,下溢时一般作机器零处理。
下面介绍用双符号判断溢出方法:引入两个符号位C s+1、C sC s+1用来表示两个符号位向更高位进位时的状态,有进位时C s+1=1,无进位时C s+1=0;C s用来表示两数值的最高位向符号位进位时的状态,有进位时C s=1,无进位时C s=0;当C s+1C s=00或11时,无溢出;当C s+1C s=01或10时,有溢出,当双符号位为01时正溢出,当双符号位为10时负溢出;例如:[x]补=10011100,[y]补=10011000,则[x+y]补= 。
溢出,因为C s+1C s=10。
故溢出逻辑表达式为V=C s+1⊕C s④无符号数的运算无符号数的运算实际上是指参加运算的操作数X、Y均为正数,且整个字长全部用于表示数值部分。
当两个无符号数相加时,其值在字长表示的范围内,其结果为正数。
当两个无符号数相减时,其值的符号位取决于两数绝对值的大小。
另外,地址在计算机中用无符号数表示。
四原码, 反码, 补码再深入计算机巧妙地把符号位参与运算, 并且将减法变成了加法, 背后蕴含了怎样的数学原理呢?将钟表想象成是一个1位的12进制数. 如果当前时间是6点, 我希望将时间设置成4点,我们可以:1. 往回拨2个小时: 6 - 2 = 42. 往前拨10个小时: (6 + 10) mod 12 = 43. 往前拨10+12=22个小时: (6+22) mod 12 =42,3方法中的mod是指取模操作, 16 mod 12 =4 即用16除以12后的余数是4. 所以钟表往回拨(减法)的结果可以用往前拨(加法)替代!现在的焦点就落在了如何用一个正数, 来替代一个负数. 上面的例子我们能感觉出来一些端倪, 发现一些规律. 但是数学是严谨的. 不能靠感觉. 首先介绍一个数学中相关的概念: 同余“模”是指一个计量系统的计数范围例如:时钟的计量范围是0~11,模=12。
表示n位的计算机计量范围是0~2n -1,模=2n“模”实质上是计量器产生“溢出”的量,它的值在计量器上表示不出来,计量器上只能表示出模的余数。
任何有模的计量器,均可化减法为加法运算。
比如:时钟(模=12)中,加8和减4效果是一样的,因此凡是减4运算,都可以用加8来代替对时钟(模=12)而言,8和4互为补数。
以12模的系统中,11和1;10和2;9和3;7和5;6和6都互为补数。
共同的特点是两者相加等于模对于计算机,其概念和方法完全一样。
n位计算机,设n=8,所能表示的最大数是11111111,若再加1称为100000000(9位)但因只有8位,最高位1自然丢失。
又回了00000000,所以8位二进制系统的模为28。
在这样的系统中减法问题也可以化成加法问题,只需把减数用相应的补数表示就可以了。
[-x]补=模- [x]补[x]补=模- [-x]补比如8bit,模= 28[-1]补=28 - [1]补=1_0000_0000 - 0000_0001 = 1111_1111[-(-1)]补=28 - [-1]补=1_0000_0000 - 1111_1111 = 0000_0001把补数用到计算机对数的处理上,就是补码。
负数取模x mod y = x - y*int( x / y )int( x / y ) VB语法表示:不大于(x/y)的最大整数,即向下取整int(-1.5)=-2Fix(-1.5)=-1举例: -3 mod 2 = -3 - 2*int(-3/2) = -3 - 2*(-2) = -3 - 2x(-2)=1同余的概念两个整数a,b,若它们除以整数m所得的余数相等,则称a,b对于模m同余记作 a ≡ b (mod m) 读作 a 与 b 对于模m 同余举例说明: 4 mod 12 = 4 ; 16 mod 12 = 4 ; 28 mod 12 = 4所以4, 16, 28对于模12 同余.两个定理:1、反身性:a ≡ a (mod m) 自己和自己对于模m同余2、线性运算定理:如果a ≡ b (mod m),c ≡ d (mod m)那么:(1)a ± c ≡ b ± d (mod m)(2) a * c ≡ b * d (mod m)3、传递性:若a≡b (mod m),b≡c (mod m),则a≡c (mod m)典型例题一、选择题1、一个四位二进制补码的表示范围是()A、0~15B、-8~7C、-7~7D、-7~82、(10题)十进制数-48用补码表示为()A、10110000B、11010000C、11110000D、11001111分析:求某个负数的补码,可利用模的定义,所以求-48的补码,只需求-80的原码即可,因为-48+(-80)=-128,而[-80]原=11010000,故选B,注,传统做法是在原码的基础上“取反加1”。