
【计】 signed digit number system
【计】 tape symbol
【计】 number system; numeral system; numerical system
带符号数制(Signed Number Representation)是计算机科学中表示正负数值的二进制编码方法,其核心在于最高位作为符号位(0表正,1表负),其余位表示数值大小。以下是具体解释:
符号位定义
在固定位宽的二进制数中,最高位(MSB)专用于标识正负。例如,8位二进制中:
00000011
→ +3(符号位0)10000011
→ -3(符号位1)常见编码方案
示例:+5 = 0 0000101
,-5 = 1 0000101
缺点:零的表示不唯一(00000000
和10000000
),且加减运算复杂。
示例:-5 = 1 1111010
缺点:仍存在±0问题(00000000
和11111111
)。
示例:-5 = 11111011
优势:零唯一(00000000
),加减运算统一用加法器实现。
数值范围
例如:8位补码范围是 $-128$(10000000
)到 $+127$(01111111
)。
溢出处理
运算结果超出范围时产生溢出,需通过标志位检测:
符号扩展
短位数扩展为长位数时:
11111011
(-5)→ 16位11111111 11111011
。现代处理器(如x86、ARM)的ALU均基于补码设计整数运算单元,因其无需区分加减法电路。
C/C++、Java等语言的int
、short
类型默认使用补码存储。
网络传输(如TCP头部校验和)采用反码运算简化错误检测。
第3章详解补码原理与算术逻辑单元设计。
虽主要规范浮点数,但整数补码表示与之协同工作(如SSE指令集)。
描述指令集中带符号整数的编码与处理流程。
注:因搜索结果未提供直接链接,以上参考文献名称与内容描述基于权威计算机体系结构资料,建议通过学术数据库(IEEE Xplore、ACM DL)或出版社官网获取原文。
带符号数制是计算机中用于表示正负数的数值编码方式,其核心是通过特定规则处理符号位与数值位的关系。以下是常见实现方式及特点:
原码(Sign-Magnitude)
0000 0101
,-5 → 1000 0101
0000 0000
和1000 0000
)反码(Ones' Complement)
1111 1010
补码(Two's Complement)
1111 1011
偏移码(Excess-K)
10000000
表示+1)补码的数学原理可表示为:对于n位二进制数,补码值= $-b{n-1}2^{n-1} + sum{i=0}^{n-2}b_i2^i$,这种设计使得正负数在模$2^n$环中自然满足加减运算闭合性。
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