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转:【进制转换-概念】

2020-01-07 10:00:35  阅读:305  来源: 互联网

标签:11 12 转换 进制 0101 补码 概念 补数 计算机


1 符号位
  C语言规定,把内存的最高位作为符号位,且用0表示正数,用1表示负数。

2 在计算机中,负数以其正值的补码形式表示
2.1 原码
  一个整数,按照绝对值大小转换成的二进制数,称为原码。

如 00000000 00000000 00000000 00000110 是 6 的原码。
1
2.2 反码
  将二进制数按位取反,所得的新二进制数称为原二进制数的反码。

如 00000000 00000000 00000000 00000110 的反码是 11111111 11111111 11111111 11111001
1
2.3 补码
  反码加1称为补码。也就是说,要得到一个数的补码,先得到反码,然后反码加上1,所得数称为补码。

  所以 -6 在计算机器的表示形式为:

1 # -6 的正值 6 的二进制:
2 00000000 00000000 00000000 00000110
3 
4 # 取反得反码:
5 11111111 11111111 11111111 11111001
6 
7 # +1 得补码,即 -6 在计算机中的二进制表示:
8 11111111 11111111 11111111 11111010

  我们都知道负数在计算机中是以补码表示的,那为什么呢?补码的原理,而要想理解它,首先得理解算术中“模”的概念。所以首先看一下什么是模,然后通过一个小例子来理解补码。

理解如下:

  模是指一个计量系统的计数范围。如时钟等。计算机也是一个计算器,它也是有一个计量范围,即都存在一个“模”。
  如时钟的计量范围是0~11,模 = 12。
  32位计算机的计量范围是2^32,模 = 2^32。
  “模”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,如12的余数有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11。

1.2 补数

  假设当前时针指向11点,而准确时间是8点,调整时间可有以下两种拨法:

  • 一种是倒拨3小时,即:11-3=8
  • 另一种是顺拨9小时:11+9=12+8=8

  在以模为12的系统中,加9和减3效果是一样的,因此凡是减3运算,都可以用加9来代替。对“模”12而言,9和3互为补数(二者相加等于模)。所以我们可以得出一个结论,即在有模的计量系统中,减一个数等于加上它的补数,从而实现将减法运算转化为加法运算的目的。

1.3 再谈“模”

  从上面的化减法为加法,以及所谓的溢出等等可以看到,“模”可以说就是一个太极,阴阳转化,周而复始,无始无终,循环往复。

2 补码原理

  计算机上的补码就是算术里的补数。
  设我们有一个 4 位的计算机,则其计量范围即模是
2^4 = 16,所以其能够表示的范围是0~15,现在以计算 5 - 3为例,我们知道在计算机中,加法器实现最简单,所以很多运算最终都要转为加法运算,因此5-3就要转化为加法:

 1 # 按以上理论,减一个数等于加上它的补数,所以
 2  5 - 3
 3  # 等价于 
 4  5 + (16 - 3)   // 算术运算单元将减法转化为加法
 5  # 用二进制表示则为:
 6  0101 + (10000 - 0011)
 7  # 等价于
 8  0101 + ((1 + 1111) - 0011)
 9  # 等价于
10  0101 + (1 + (1111 - 0011))
11  # 等价于
12  0101 + (1 + 1100) // 括号内是3(0011)的反码+1,正是补码的定义
13  # 等价于
14  0101 + 1101
15  # 所以从这里可以得到
16  -3 = 1101
17  # 即 `-3` 在计算机中的二进制表示为 `1101`,正是“ -3 的正值 3(`0011`)的补码(`1101`)”。
18  # 最后一步 0101 + 1101 等于
19  10010

因为我们的计算机是 4 位的,第一位“溢出”了,所以我们只保存了 4 位,即 0010,而当计算机去读取时这正是我们所期望的 2 。


转自:https://blog.csdn.net/baidu_35679960/article/details/80364315

我们都知道负数在计算机中是以补码(忘了补码定义的戳这里)表示的,那为什么呢?本文尝试了解补码的原理,而要想理解它,首先得理解算术中“模”的概念。所以首先看一下什么是模,然后通过一个小例子来理解补码。

1 模(Modulo)

1.1 什么是模数

In mathematics, modular arithmetic is a system of arithmetic for integers, where numbers “wrap around” upon reaching a certain value—the modulus (plural moduli).

我的理解如下:

  模是指一个计量系统的计数范围。如时钟等。计算机也是一个计算器,它也是有一个计量范围,即都存在一个“模”。
  如时钟的计量范围是0~11,模 = 12。
  32位计算机的计量范围是2^32,模 = 2^32。
  “模”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,如12的余数有0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11。

1.2 补数

  假设当前时针指向11点,而准确时间是8点,调整时间可有以下两种拨法:

  • 一种是倒拨3小时,即:11-3=8
  • 另一种是顺拨9小时:11+9=12+8=8

  在以模为12的系统中,加9和减3效果是一样的,因此凡是减3运算,都可以用加9来代替。对“模”12而言,9和3互为补数(二者相加等于模)。所以我们可以得出一个结论,即在有模的计量系统中,减一个数等于加上它的补数,从而实现将减法运算转化为加法运算的目的。

1.3 再谈“模”

  从上面的化减法为加法,以及所谓的溢出等等可以看到,“模”可以说就是一个太极,阴阳转化,周而复始,无始无终,循环往复。

2 补码原理

  计算机上的补码就是算术里的补数。
  设我们有一个 4 位的计算机,则其计量范围即模是
2^4 = 16,所以其能够表示的范围是0~15,现在以计算 5 - 3为例,我们知道在计算机中,加法器实现最简单,所以很多运算最终都要转为加法运算,因此5-3就要转化为加法:

 # 按以上理论,减一个数等于加上它的补数,所以
 5 - 3
 # 等价于 
 5 + (16 - 3)   // 算术运算单元将减法转化为加法
 # 用二进制表示则为:
 0101 + (10000 - 0011)
 # 等价于
 0101 + ((1 + 1111) - 0011)
 # 等价于
 0101 + (1 + (1111 - 0011))
 # 等价于
 0101 + (1 + 1100) // 括号内是3(0011)的反码+1,正是补码的定义
 # 等价于
 0101 + 1101
 # 所以从这里可以得到
 -3 = 1101
 # 即 `-3` 在计算机中的二进制表示为 `1101`,正是“ -3 的正值 3(`0011`)的补码(`1101`)”。
 # 最后一步 0101 + 1101 等于
 10010
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  因为我们的计算机是 4 位的,第一位“溢出”了,所以我们只保存了 4 位,即 0010,而当计算机去读取时这正是我们所期望的 2

标签:11,12,转换,进制,0101,补码,概念,补数,计算机
来源: https://www.cnblogs.com/fangyanr/p/12023148.html

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