
【計】 complement instruction
【計】 base complement; complement; complemental code; complementary code
radix compliment; RC; true complement
dictate; directive; injunction; instruction; mandate; statement
【計】 directive; I; instruction
【經】 command; injunction; instruction; precept
補碼指令(Two's Complement Instruction)是計算機系統中用于處理二進制數值運算的核心操作指令。該指令通過将數值轉換為二進制補碼形式,實現符號數的統一表示與高效運算。其核心原理為:正數補碼等于原碼,負數補碼等于原碼取反後加1。例如十進制數-5的8位補碼計算過程為: $$ 原碼:10000101 反碼:11111010 補碼:11111011 $$
在硬件層面,補碼指令通過算術邏輯單元(ALU)執行,支持加減法統一運算機制。現代處理器如x86架構的NEG指令即屬于典型的補碼運算指令,該指令将操作數按位取反後加1,有效消除符號位特殊處理需求。
補碼表示法的技術優勢體現在消除+0與-0的歧義性,擴展了數值表示範圍。以8位二進制為例,補碼可表示範圍擴展至-128至+127,相比原碼多一個負數存儲單元。這種特性使其成為當前所有主流計算機系統的标準數值表示方案。
IEEE标準文件754-2019明确指出,補碼機制是二進制整數運算的基礎實現方式。在數字電路設計中,補碼指令通過簡化電路結構顯著提升了運算效率,相關技術細節可參考《計算機組成與設計:硬件/軟件接口》第五章數值表示系統。
補碼指令是計算機體系結構中的一類指令,主要用于對二進制數執行補碼運算。補碼(Two's complement)是計算機科學中表示有符號整數的标準方法,其核心目的是簡化硬件設計,使加減法運算統一用加法器完成。以下從三方面詳細解釋:
補碼的定義與計算 補碼的規則為:
補碼指令的作用
NEG
指令)SBFX
指令)典型指令示例
NEG
指令直接生成補碼NEG AX; 将AX寄存器内容取補碼(即求負)
SUB
指令實現補碼運算RSB
(反向減法)指令支持補碼計算補碼指令的硬件實現通常需要1個時鐘周期,其效率直接影響CPU的整數運算性能。現代處理器普遍采用補碼體系,因其能消除+0和-0的歧義,且單周期完成加減法的特性大幅提升了運算效率。學習補碼指令需要結合具體的指令集手冊和數字電路知識。
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