溫故而知新

    古人說得好:“溫故而知新”,可惜現在都忙於“知新”,沒有太多的時間去回顧原來的知識了。直到今天,遇到了實際問題,才突然感覺到原來很多東西在記憶中已經非常模糊,記不清了。

    “溫故”系列主要是以網友的文章、觀點爲主,也就是說多數將會是轉貼文章,因爲這些基礎知識總會得到專家關注的,而且專家的解釋也會比我清楚得多。

    原碼、反碼和補碼是計算機運算的基礎,這篇“閒扯原碼、反碼、補碼”就說的比較清楚。 

本人大致總結一下: 

1、在計算機系統中,數值一律用補碼來表示(存儲)。 

主要原因:使用補碼,可以將符號位和其它位統一處理;同時,減法也可按加法來處理。另外,兩個用補碼錶示的數相加時,如果最高位(符號位)有進位,則進位被捨棄。 

2、補碼與原碼的轉換過程幾乎是相同的。 

數值的補碼錶示也分兩種情況: 
(1)正數的補碼:與原碼相同。 
例如,+9的補碼是00001001。 
(2)負數的補碼:符號位爲1,其餘位爲該數絕對值的原碼按位取反;然後整個數加1。 
例如,-7的補碼:因爲是負數,則符號位爲“1”,整個爲10000111;其餘7位爲-7的絕對值+7的原碼0000111按位取反爲1111000;再加1,所以-7的補碼是11111001。
已知一個數的補碼,求原碼的操作分兩種情況: 
(1)如果補碼的符號位爲“0”,表示是一個正數,所以補碼就是該數的原碼。 
(2)如果補碼的符號位爲“1”,表示是一個負數,求原碼
的操作可以是:符號位爲1,其餘各位取反,然後再整個數加1。 
例如,已知一個補碼爲11111001,則原碼是10000111(-7):因爲符號位爲“1”,表示是一個負數,所以該位不變,仍爲“1”;其餘7位1111001取反後爲0000110;再加1,所以是
10000111。 

在“閒扯原碼、反碼、補碼”文件中,沒有提到一個很重要的概念“模”。我在這裏稍微介紹一下“模”的概念: 

“模”是指一個計量系統的計數範圍。如時鐘等。計算機也可以看成一個計量機器,它也有一個計量範圍,即都存在一個“模”。例如: 

  時鐘的計量範圍是0~11,模=12。  
  表示n位的計算機計量範圍是0~2(n)-1,模=2(n)。【注:n表示指數】 
  “模”實質上是計量器產生“溢出”的量,它的值在計量器上表示不出來,計量器上只能表示出模的餘數。任何有模的計量器,均可化減法爲加法運算。 
例如: 假設當前時針指向10點,而準確時間是6點,調整時間可有以下兩種撥法: 
   一種是倒撥4小時,即:10-4=6  
   另一種是順撥8小時:10+8=12+6=6  
在以12模的系統中,加8和減4效果是一樣的,因此凡是減4運算,都可以用加8來代替。 
    對“模”而言,8和4互爲補數。實際上以12模的系統中,11和1,10和2,9和3,7和5,6和6都有這個特性。共同的特點是兩者相加等於模。  
    對於計算機,其概念和方法完全一樣。n位計算機,設n=8, 所能表示的最大數是11111111,若再加1稱爲100000000(9位),但因只有8位,最高位1自然丟失。又回了00000000,所以8位二進制系統的模爲2(8)。 在這樣的系統中減法問題也可以化成加法問題,只需把減數用相應的補數表示就可以了。
把補數用到計算機對數的處理上,就是補碼。 

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