2补码加减法运算
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计算机补码的减法计算公式在计算机中,补码是一种表示负数的方法,它可以简化负数的运算,并且可以避免负数的溢出问题。
补码的减法计算公式是计算机中常用的一种减法运算方法,它能够准确地计算出两个数的差值。
下面我们来详细介绍一下计算机补码的减法计算公式。
1. 补码的表示方法。
在计算机中,补码是一种用来表示负数的方法。
在补码中,正数的补码和原码相同,而负数的补码是其绝对值的原码按位取反,然后再加1。
比如,-5的原码是10000101,那么它的补码就是11111011。
这样的表示方法可以简化负数的运算,并且可以避免负数的溢出问题。
2. 补码的减法运算规则。
在计算机中,补码的减法运算规则是非常简单的。
首先,我们需要将减数的补码取反,然后再加1,得到减数的补码。
然后,将被减数的补码和减数的补码相加,得到结果的补码。
最后,将结果的补码转换成原码,就得到了最终的差值。
3. 补码的减法计算公式。
补码的减法计算公式可以用如下的步骤来表示:Step 1: 将减数的补码取反,然后加1,得到减数的补码。
Step 2: 将被减数的补码和减数的补码相加,得到结果的补码。
Step 3: 将结果的补码转换成原码,得到最终的差值。
举个例子来说明补码的减法计算公式。
假设我们要计算7-3的差值。
首先,我们需要将3的补码取反,然后加1,得到-3的补码为11111101。
然后,我们将7的补码和-3的补码相加,得到结果的补码为00000100。
最后,我们将结果的补码转换成原码,得到最终的差值为4。
4. 补码的减法计算实例。
下面我们来举一个更加复杂的例子来说明补码的减法计算公式。
假设我们要计算-5-3的差值。
首先,我们需要将3的补码取反,然后加1,得到-3的补码为11111101。
然后,我们将-5的补码和-3的补码相加,得到结果的补码为11111010。
最后,我们将结果的补码转换成原码,得到最终的差值为-8。
5. 补码的减法计算注意事项。
在进行补码的减法计算时,需要注意一些细节问题。
二进制减法运算法则补码
二进制减法的运算法则与补码表示密切相关,补码是一种表示有符号整数的方法,可以简化二进制减法运算。
以下是二进制减法的运算法则以及如何使用补码进行减法运算的步骤:
1. 二进制减法法则:
在二进制减法中,我们可以将减法转化为加法,通过求差的补码来实现。
具体做法是将被减数取其补码(反码加1),然后将减数加上被减数的补码。
这等效于执行两个二进制数的加法运算。
2. 使用补码进行二进制减法:
a. 将减法问题转化为加法问题:要计算A -B,首先求B 的补码(将B 的每个位取反后加1)得到-B。
b. 将-B 与A 相加:将-B 与A 相加,即计算A + (-B)。
c. 忽略最高位的进位:在结果中,忽略最高位的进位。
如果进位发生,表示减法结果为负数。
d. 如果结果最高位为1,表示结果为负数:如果结果最高位为1,则表示减法结果为负数,需要将结果取反并加1,得到最终结果。
使用补码进行二进制减法的好处在于,它允许在计算机中用相同的硬件逻辑来执行加法和减法操作,从而简化了运算逻辑。
举例说明:
假设要计算5 - 3(即0101 - 0011):
1. 求3 的补码:0011 的补码是1101。
2. 将1101 与0101 相加,得到0101 + 1101 = 10010(忽略最高位的进位)。
3. 结果最高位为1,表示结果为负数,因此需要将结果取反并加1,得到最终结果:0110,即6。
需要注意的是,二进制减法中的借位操作可以通过使用补码来避免,从而简化运算过程。
这在计算机系统中非常有用,因为计算机可以使用硬件逻辑来执行补码加法,进而实现减法运算。
补码的加减及溢出判断、加法器补码的加减法:加法:整数: [A]补 + [B]补 = [A+B]补(mod 2^(n+1))⼩数: [A]补 + [B]补 = [A+B]补(mod 2)减法:整数: [A-B]补 = [A]补 + [-B]补(mod 2^(n+1))⼩数: [A-B]补 = [A]补 + [-B]补(mod 2)补码加法运算溢出判断三种⽅法:[⽅法⼀]Xf、Yf分别两个数的符号位,Zf为运算结果符号位。
当Xf =Yf =0(两数同为正),⽽Zf=1(结果为负)时,负溢出;当出现Xf =Yf =1(两数同为负),⽽Zf=0(结果为正),正溢出.[⽅法⼆](就是下⽂加法器⾥的溢出标志OF判断:OF=Cn (异或) Cn-1)Cs表⽰符号位的进位,Cp表⽰最⾼数值位进位,⊕表⽰异或。
若 Cs⊕Cp =0 ,⽆溢出;若 Cs⊕Cp =1 ,有溢出。
[⽅法三]⽤变形补码进⾏双符号位运算(正数符为00,负数符号以11)若运算结果的符号位为"01",则正溢;若结果双符号为10,则负溢出;若结果的双符号位为00或11,⽆溢出加法器:溢出标志OF:OF=Cn (异或) Cn-1符号标志SF:SF=Fn-1零标志ZF=1 当且仅当F=0;进位/借位标志CF:CF=Cout (异或) SUB / CF=Cout (异或)Cin做加法时,主要判断是否溢出⽆符号加法溢出条件:CF=1带符号加法溢出条件:OF=1带符号溢出判断: ( OF=1 )(1) 最⾼位和次⾼位的进位不同(2) 和的符号位和加数的符号位不同。
数字逻辑概论华中科技大学罗杰补码的加减运算加减运算是计算机中最基本的运算。
加减运算可以用原码、补码、BCD码等各种码制进行。
补码运算可以把减法转换为加法,现代计算机中均采用补码进行加减运算。
◆假设X和Y均为正数,则补码的运算规则如下:[ X ]补+ [ Y ]补= [ X+Y ]补(mod M)两个数的补码之和等于两数之和的补码。
[ X ]补-[ Y ]补= [ X ]补+ [ -Y ]补= [ X-Y ]补(mod M)两个数的补码之差等于两数之差的补码。
◆注意:参与运算的操作数均为补码,运算的结果仍然以补码表示。
运算时,符号位和数值位按同样的规则参加运算,结果的符号位由运算得出。
补码总是对确定的模而言,如果运算结果超过了模,则应将模(即进位)丢掉才能得到正确结果。
求15 –13 = ?(用补码)0000110100001111(15)(13)( 2 )000000100000111111110011+(15)补(-13)补( 2)补1进位111000000101111舍弃进位∵(15–13)补= (15 )补–(13)补= (15 )补+ (–13)补直接做减法运算转换为补码做加法运算◆注意:在进行二进制补码的加法运算时,被加数与加数的位数要相等,即让两个二进制数补码的符号位对齐。
两个二进制数的补码要采用相同的位数表示。
求13 –15 = ?(用补码)1111000100001101+(13)补(-15)补(-2)补0进位00011111110010∵(13-15 )补= (13 )补+ (–15)补求–13 –15 = ?(用补码)1111000111110011+(-13)补(-15)补(-28)补0进位11011100100111因为(-13-15 )补= (-13 )补+ (–15)补1舍弃进位求125+58 = ?(用补码)0011101001111101+(125)补( 58)补(183)补进位111101101111因为(125+58 )补= (125)补+ (58)补错误原因是:8位有符号数所能表示的补码数的最大值为127.这里,183 > 127,导致结果错误。
一.补码的加、减运算在计算机中,通常总是用补码完成算术的加减法运算。
其规则是:[X+Y]补= [X]补+ [Y]补,[X-Y]补= [X]补- [Y]补= [X]补+ [-Y]补这表明,有了补码表示的被加(减)数和加(减)数,要完成计算补码表示的二数之和或二数之差,只需用二数的补码直接执行加减运算即可,符号位与数值位同等对待,一起参加运算,若运算结果不溢出,即不超出计算机所能表示的范围,则结果的符号位和数值位同时为正确值。
此外,还可以看到,实现减运算时,用的仍是加法器线路,把减数的负数的补码送加法器即可。
在有了一个数的补码之后,求这个数的负数的补码,是简单地把这个数的补码逐位取反再在最低位加1即可得到。
例如,[Y]补=101101,则[-Y]补=010011,这大大简化了加减运算所用的线路和加减运算的实现算法。
下面的问题是如何检查加减运算中的溢出问题。
通常有三种表述方式(说法):(1) 两个符号相同的补码数相加,如果和的符号与加数的符号相反,或两个符号相反的补码数相减,差的符号与减数的符号相同,都属于运算结果溢出。
这种判别方法比较复杂,要区别加还是减两种不同运算情况,还要检查结果的符号与其中一个操作数的符号的同异,故很少使用;(2) 两个补码数相加减时,若最高数值位向符号位送的进位值与符号位送向更高位的进位值不相同,也是运算结果溢出。
(3) 在采用双符号位(如定点小数的模4补码)运算时,若两个符号位的得值不同(01或10)则是溢出。
01表明两个正数相加,结果大于机器所能表示的最大正数,称为"上溢";10表明两个负数相加,结果小于机器所能表示的最小负数,称为"下溢";双符号位的高位符号位,不管结果溢出否,均是运算结果正确的符号位,这个结论在乘法运算过程中是很有实际意义的。
请注意,在采用双符号位的方案中,在寄存器和内存储器存储数据时,只需存一位符号,双符号位仅用在加法器线路部分。
补码加减法运算
首先,我们来了解一下补码的概念。
补码是将一个负数的绝对值按位取反,并在最低位加1、例如,对于8位二进制数,补码的规则如下:正数的补码是它本身。
负数的补码是将其绝对值的二进制表示按位取反,并在最低位加1
下面我们将分别介绍补码加法和补码减法的运算规则。
补码加法运算:
1.将两个补码数进行按位相加,从低位开始,逐位相加。
2.如果两个二进制位相加的结果为1和1,则将结果写成0,并向上一位进位1
3.最后,把进位的1加到结果的最高位。
例如,我们进行8位补码加法运算:
例如计算3+(-5):
按位相加:
--------------
将结果的1加到最高位:
--------------
补码减法运算:
补码减法可以通过补码加法来实现。
要计算A-B,首先要将B取反,即得到-B的补码,然后将A和-B的
补码进行按位相加。
例如,计算5-3:
按位相加:
--------------
将结果的1加到最高位:
--------------
总结:
补码加减法运算是计算机中常用的一种运算方法,可以通过按位相加
或相减的方式快速计算。
与其它计算方法相比,补码加减法具有简单、高
效的特点,并且可以统一处理正负数的运算。
因此,在计算机组成原理中,补码加减法是一个非常重要的概念。
二进制补码运算规则
二进制补码运算是计算机中常见的运算方式。
在计算机中,数字是以二进制形式存储的。
在进行计算时,数字需要转换为补码形式,并进行运算。
二进制补码运算规则如下:
1. 加法运算
对于两个正数,直接进行二进制加法即可。
对于一个正数和一个负数,将负数转换为其补码形式,然后进行二进制加法。
对于两个负数,将两个数均转换为其补码形式,然后进行二进制加法。
结果要再次转换为补码形式。
2. 减法运算
将减数转换为其补码形式,然后进行二进制加法。
3. 乘法运算
将乘数和被乘数均转换为其补码形式,然后进行二进制乘法。
结果要再次转换为补码形式。
4. 除法运算
将除数和被除数均转换为其补码形式,然后进行二进制除法。
结果要再次转换为补码形式。
5. 左移运算
将二进制数左移n位,相当于将该数乘以2的n次方。
左移时需要注意,最高位的数会被舍弃。
6. 右移运算
将二进制数右移n位,相当于将该数除以2的n次方。
右移时需要注意,最低位的数会被舍弃。
在二进制补码运算中,需要注意的是在进行转换时,最高位代表符号位。
0表示正数,1表示负数。
因此,在进行运算时,需要特别注意符号位的处理。