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带符号数制英文解释翻译、带符号数制的近义词、反义词、例句

英语翻译:

【计】 signed digit number system

分词翻译:

带符号的英语翻译:

【计】 tape symbol

数制的英语翻译:

【计】 number system; numeral system; numerical system

专业解析

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:


一、基本概念与表示方法

  1. 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)
  2. 常见编码方案

    • 原码(Sign-Magnitude):符号位 + 绝对值的二进制。

      示例:+5 = 0 0000101,-5 = 1 0000101

      缺点:零的表示不唯一(0000000010000000),且加减运算复杂。

    • 反码(Ones' Complement):正数同原码;负数对原码逐位取反。

      示例:-5 = 1 1111010

      缺点:仍存在±0问题(0000000011111111)。

    • 补码(Two's Complement):负数=反码+1(最广泛使用的方案)。

      示例:-5 = 11111011

      优势:零唯一(00000000),加减运算统一用加法器实现。


二、关键特性与运算规则

  1. 数值范围

    • n位补码范围:$-2^{n-1}$ 至 $2^{n-1}-1$

      例如:8位补码范围是 $-128$(10000000)到 $+127$(01111111)。

  2. 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:

    • 溢出条件:两正数加得负,或两负数加得正。
    • 硬件支持:CPU的溢出标志(OF)自动检测异常。
  3. 符号扩展

    短位数扩展为长位数时:

    • 补码:高位填充符号位(正填0,负填1)。
    • 示例:8位11111011(-5)→ 16位11111111 11111011

三、应用场景

  1. CPU算术运算

    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。

  2. 编程语言支持

    C/C++、Java等语言的intshort类型默认使用补码存储。

  3. 数据通信协议

    网络传输(如TCP头部校验和)采用反码运算简化错误检测。


参考文献

  1. 《计算机组成与设计:硬件/软件接口》(David A. Patterson, John L. Hennessy)

    第3章详解补码原理与算术逻辑单元设计。

  2. IEEE标准754

    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)。

  3. ARM架构手册

    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。

网络扩展解释

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:

一、主要表示方法

  1. 原码(Sign-Magnitude)

    • 最高位为符号位(0正1负),其余位表示绝对值
    • 例:8位二进制中,+5 → 0000 0101,-5 → 1000 0101
    • 缺点:加减运算需判断符号,存在正负零(0000 00001000 0000
  2. 反码(Ones' Complement)

    • 正数与原码相同,负数通过按位取反得到
    • 例:-5 → 1111 1010
    • 仍存在双零问题,运算需循环进位
  3. 补码(Two's Complement)

    • 现代计算机标准方案
    • 正数不变,负数=反码+1
    • 例:-5 → 1111 1011
    • 优势:消除双零、加减运算统一为加法
  4. 偏移码(Excess-K)

    • 用于浮点数阶码,实际值=存储值-K(如K=127时,二进制10000000表示+1)

二、核心特性

三、应用场景

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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