在计算机中,整形机器数常用的编码方式主要有以下几种:
1. 原码(Sign-Magnitude Representation):
原码是最简单的表示方式,它将一个整数的绝对值直接表示出来,并在最高位(符号位)用0表示正数,1表示负数。例如,+5的原码是0000 0101,-5的原码是1000 0101。
2. 反码(One's Complement Representation):
反码是对原码的一种改进,正数的反码与其原码相同,负数的反码则是将其原码除符号位外的所有位取反。例如,+5的反码是0000 0101,-5的反码是1111 1010。
3. 补码(Two's Complement Representation):
补码是目前计算机中最常用的表示方式,正数的补码与其原码相同,负数的补码则是其反码加1。例如,+5的补码是0000 0101,-5的补码是1111 1011。补码的一个重要特性是它允许使用加法电路来执行减法操作,简化了硬件设计。
4. 移码(Excess-K or Biased Representation):
移码常用于浮点数的指数部分,它通过将所有数值加上一个固定的偏移量来表示。例如,对于一个8位的移码,如果偏移量是128,那么+5的移码是1000 0101(+5+128),-5的移码是0111 1011(-5+128)。
这些编码方式各有优缺点,补码由于其能够简化加减法操作,且没有+0和-0的区分,因此在现代计算机系统中被广泛使用。
在计算机中,整型机器数常用的编码方式主要有以下几种:
1. 原码(Sign-Magnitude):
原码是最简单的表示方法,它将一个整数分为符号和数值两部分。最高位(最左边的位)表示符号,0表示正数,1表示负数。其余位表示数值的绝对值。例如,对于8位二进制数,+5的原码是00000101,-5的原码是10000101。
2. 反码(One's Complement):
反码是原码的一种变体,用于表示负数。对于正数,反码与原码相同。对于负数,反码是将原码中除符号位外的所有位取反(0变1,1变0)。例如,+5的反码是00000101,-5的反码是11111010。
3. 补码(Two's Complement):
补码是目前最常用的整数表示方法,特别是在计算机中。对于正数,补码与原码相同。对于负数,补码是通过将原码中除符号位外的所有位取反后加1得到的。例如,+5的补码是00000101,-5的补码是11111011。补码的一个重要特性是它允许使用加法器来执行减法操作,简化了硬件设计。
4. 移码(Excess-K or Biased):
移码常用于浮点数的指数表示,但也可以用于整数。移码是通过将所有数值加上一个偏移量K来表示的,这个偏移量通常是2^(n-1),其中n是表示位数。例如,对于8位二进制数,偏移量是2^(8-1)=128。因此,+5的移码是00000101+10000000=10000101,-5的移码是11111011。
这些编码方式各有优缺点,但在现代计算机系统中,补码是最常用的,因为它简化了算术运算,特别是加法和减法,并且没有+0和-0的二义性问题。
在计算机中,整数通常采用的编码方式有以下几种:
1. 原码(Sign-Magnitude Representation):
原码是最简单的表示方法,它使用最高位作为符号位,0表示正数,1表示负数,其余位表示数值的绝对值。例如,8位二进制数表示的整数范围是-127到+127。
2. 反码(One's Complement Representation):
反码是对原码的一种改进,正数的反码与其原码相同,负数的反码则是将其原码的数值部分按位取反。反码的缺点是存在两个零(+0和-0)。
3. 补码(Two's Complement Representation):
补码是目前计算机中最常用的整数表示方法。正数的补码与其原码相同,负数的补码则是将其原码的数值部分按位取反后加1。补码解决了反码中存在两个零的问题,并且简化了加法和减法的运算。使用补码,8位二进制数可以表示的整数范围是-128到+127。
4. 移码(Excess-K or Biased Representation):
移码常用于浮点数的指数部分,它通过给原码加上一个偏置值来表示整数。例如,对于8位二进制数,常用的偏置值是127,这样就可以表示-127到+128的整数范围。
在现代计算机系统中,补码是最常用的整数表示方法,因为它简化了算术运算,并且只有一个零的表示。补码的另一个优点是,它允许使用相同的电路进行加法和减法运算,这对于硬件设计来说是非常有利的。
整数在计算机中的编码方式主要有两种:原码(Sign-Magnitude)、反码(One's Complement)、补码(Two's Complement)。
1. 原码(Sign-Magnitude):原码是最简单的表示方法,它将最高位作为符号位,0表示正数,1表示负数,其余位表示数值的绝对值。例如,+7的原码是0000 0111,-7的原码是1000 0111。原码的缺点是存在两个零(+0和-0),且进行加减运算时需要处理符号位,增加了复杂性。
2. 反码(One's Complement):反码是对原码的一种改进,正数的反码与其原码相同,负数的反码则是将其原码的数值部分按位取反。例如,+7的反码是0000 0111,-7的反码是1111 1000。反码同样存在两个零的问题,且在进行加法运算时,如果最高位有进位,需要将进位加到结果的最低位,这称为“循环进位”。
3. 补码(Two's Complement):补码是目前最常用的整数表示方法,它解决了原码和反码存在的问题。正数的补码与其原码相同,负数的补码则是将其原码的数值部分按位取反后加1。例如,+7的补码是0000 0111,-7的补码是1111 1001。补码只有一个零,且在进行加法运算时,不需要特殊处理符号位,可以直接进行运算,最高位的进位可以忽略。
补码的优点在于它简化了计算机中的算术运算,特别是加法和减法,因为它们可以使用相同的电路来实现。补码还允许计算机使用相同的位模式来表示正数和负数,这使得内存和寄存器的使用更加高效。
在实际的计算机系统中,整数通常以固定数量的位(如8位、16位、32位或64位)来表示,这些位被称为一个字节(byte)或一个字(word)。例如,一个32位的整数可以表示的范围是从-2,147,483,648到2,147,483,647。