
【计】 binary arithmetic operation
binary system
【计】 B; BIN; scale-of-two
【经】 binary
【计】 arithmetic operation
【经】 arithmetic operation; arithmetical caluculations
二进制算术运算指基于二进制数系统(以0和1为基数)执行的四则数学计算方式。其核心操作包括:
加法运算 采用逢二进一规则,基本形式为: 0 + 0 = 0
0 + 1 = 1
1 + 0 = 1
1 + 1 = 10(进位1) 该运算是数字电路ALU(算术逻辑单元)的基础结构要素,应用于处理器设计领域(参考:IEEE 754标准文档)
减法运算 通过补码实现负数表示,例如: 1010(十进制10)
= 0100(十进制4) 此方法避免物理电路中的符号分离处理,提升计算效率(参考:清华大学《计算机组成原理》第5版)
乘法与除法 乘法通过移位相加实现,除法采用试商法。例如: 1100 × 101 = 111100(12×5=60) 这些运算被集成在FPGA芯片的DSP模块中(参考:Xilinx官方技术白皮书)
溢出检测 当运算结果超出寄存器位宽时触发溢出标志,该机制对航空航天控制系统中的容错设计至关重要(参考:NASA技术报告库)
应用范畴 涵盖计算机指令集(如x86架构的ADD/SUB指令)、加密算法(AES的位运算阶段)、浮点数处理(IEEE 754标准的尾数运算)等核心领域(参考:Intel处理器技术手册)
二进制算术运算是指使用二进制数(基数为2,仅包含0和1两个数字)进行的加、减、乘、除等基本数学运算。它是计算机科学和数字电路设计的核心基础。以下是具体分类和规则说明:
规则:逢2进1
示例:计算1101₂ + 1011₂
1 1 0 1
+ 1 0 1 1
──────────
1 1 0 0 0
结果:11000₂(对应十进制24)
规则:借1当2
示例:计算1100₂ - 1011₂
1 1 0 0
- 1 0 1 1
──────────
0 0 0 1
结果:1₂(对应十进制1)
规则:类似十进制乘法,但仅涉及0和1的移位与累加
示例:计算1011₂ × 101₂
1 0 1 1
× 1 0 1
────────────
1 0 1 1
0 0 0 0
1 0 1 1
────────────
1 1 0 1 1 1
结果:110111₂(对应十进制55)
规则:与十进制长除法类似,通过试商和减法完成
示例:计算1100₂ ÷ 100₂
1 1
───────
100)1 1 0 0
-1 0 0
──────
1 0 0
-1 0 0
──────
0
结果:商为11₂(对应十进制3),余数0
计算机通过逻辑门电路(如加法器、移位器)直接执行二进制运算,其效率远高于处理十进制。例如:
掌握二进制算术是理解计算机组成原理、编程(如位操作)和数字通信的基础。
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