數值在計算機中表示形式為機器數 ,計算機只能識別0和1, 使用的是二進位制,而在日常生活中人們使用的
是十進位制," 正如亞里斯多德早就指出的那樣,今天十進位制的廣泛採用,只不過我們絕大多數人生來具有10個手
指頭這個解剖學事實的結果.儘管在歷史上手指計數(5,10進製) 的實踐要比二或三進製計數出現的晚."( 摘自<<
數學發展史》有空大家可以看看哦~, 很有意思的). 為了能方便的與二進位制轉換,就使用了十六進製制(2 )和八進
制(2 ). 下面進入正題.
數值有正負之分,計算機就用乙個數的最高位存放符號(0 為正,1 為負). 這就是機器數的原碼了.假設機器能
處理的位數為8. 即字長為1byte,原碼能表示數值的範圍為
(-127~-0 +0~127)共256個.
有了數值的表示方法就可以對數進行算術運算.但是很快就發現用帶符號位的原碼進行乘除運算時結果正
確,而在加減運算的時候就出現了問題,如下: 假設字長為8bits
( 1 ) 10- ( 1 )10 = ( 1 )10 + ( -1 )10 = ( 0 )10
(00000001)原 + (10000001)原 = (10000010)原 = ( -2 ) 顯然不正確.
因為在兩個整數的加法運算中是沒有問題的,於是就發現問題出現在帶符號位的負數身上,對除符號位外的
其餘各位逐位取反就產生了反碼.反碼的取值空間和原碼相同且一一對應. 下面是反碼的減法運算:
( 1 )10 - ( 1 ) 10= ( 1 ) 10+ ( -1 ) 10= ( 0 )10
(00000001) 反+ (11111110)反 = (11111111)反 = ( -0 ) 有問題.
( 1 ) - ( 2)10 = ( 1 )10 + ( -2 )10 = ( -1 )10
(00000001) 反+ (11111101)反 = (11111110)反 = ( -1 ) 正確
問題出現在(+0) 和(-0) 上,在人們的計算概念中零是沒有正負之分的.( 印度人首先將零作為標記並放入運算
之中,包含有零號的印度數學和十進位制計數對人類文明的貢獻極大).
於是就引入了補碼概念. 負數的補碼就是對反碼加一,而正數不變,正數的原碼反碼補碼是一樣的.在補碼中
用(-128) 代替了(-0), 所以補碼的表示範圍為:
(-128~0~127) 共256 個.
注意:(-128) 沒有相對應的原碼和反碼, (-128) = (10000000) 補碼的加減運算如下:
( 1 ) 10 - ( 1 ) 10= ( 1 )10 + ( -1 )10 = ( 0 )10
(00000001)補 + (11111111)補 = (00000000)補 = ( 0 ) 正確
( 1 ) 10 - ( 2) 10= ( 1 )10 + ( -2 )10 = ( -1 )10
(00000001)補+ ( 11111110)補= (11111111)補= ( - 1) 正確
(00000001) 補+ (11111110) 補= (11111111)補 = ( -1 ) 正確
所以補碼的設計目的是:
⑴使符號位能與有效值部分一起參加運算,從而簡化運算規則.
⑵使減法運算轉換為加法運算,進一步簡化計算機中運算器的線路設計
所有這些轉換都是在計算機的最底層進行的，而在我們使用的彙編、c等其他高階語言中使用的都是原
碼。看了上面這些大家應該對原碼、反碼、補碼有了新的認識了吧！
有網友對此做了進一步的總結：
本人大致總結一下：
1、在計算機系統中，數值一律用補碼來表示（儲存）。
主要原因：使用補碼，可以將符號位和其它位統一處理；同時，減法也可按加法來處理。另外，兩個用補
碼表示的數相加時，如果最高位（符號位）有進製，則進製被捨棄。
2、補碼與原碼的轉換過程幾乎是相同的。
數值的補碼表示也分兩種情況：
（1）正數的補碼：與原碼相同。
例如，+9的補碼是00001001。
（2）負數的補碼：符號位為1，其餘位為該數絕對值的原碼按位取反；然後整個數加1。
例如，-7的補碼：因為是負數，則符號位為「1」,整個為10000111；其餘7位為-7的絕對值+7的原碼
0000111按位取反為1111000；再加1，所以-7的補碼是 11111001。
已知乙個數的補碼，求原碼的操作分兩種情況：
（1）如果補碼的符號位為「0」，表示是乙個正數，所以補碼就是該數的原碼。
（2）如果補碼的符號位為「1」，表示是乙個負數，求原碼的操作可以是：符號位為1，其餘各位取反，然
後再整個數加1。
例如，已知乙個補碼為11111001，則原碼是10000111（-7）：因為符號位為「1」，表示是乙個負數，所以
該位不變，仍為「1」；其餘7位1111001取反後為0000110；再加1，所以是10000111。
在「閒扯原碼、反碼、補碼」檔案中，沒有提到乙個很重要的概念「模」。我在這裡稍微介紹一下「模」
的概念：
「模」是指乙個計量系統的計數範圍。如時鐘等。計算機也可以看成乙個計量機器，它也有乙個計量範
圍，即都存在乙個「模」。例如：
時鐘的計量範圍是0～11，模=12。
表示n位的計算機計量範圍是0～2(n)-1，模=2（n）。【注：n表示指數】
「模」實質上是計量器產生「溢位」的量，它的值在計量器上表示不出來，計量器上只能表示出模的
餘數。任何有模的計量器，均可化減法為加法運算。
例如： 假設當前時針指向10點，而準確時間是6點，調整時間可有以下兩種撥法：
一種是倒撥4小時，即：10-4=6
另一種是順撥8小時：10+8=12+6=6
在以12模的系統中，加8和減4效果是一樣的，因此凡是減4運算，都可以用加8來代替。
對「模」而言，8和4互為補數。實際上以12模的系統中，11和1，10和2，9和3，7和5，6和6都有這個特
性。共同的特點是兩者相加等於模。
對於計算機，其概念和方法完全一樣。n位計算機，設n=8， 所能表示的最大數是11111111，若再加1稱為
100000000(9位)，但因只有8位，最高位1自然丟失。又回了00000000，所以8位二進位制系統的模為2(8)。
在這樣的系統中減法問題也可以化成加法問題，只需把減數用相應的補數表示就可以了。
把補數用到計算機對數的處理上，就是補碼。
原碼 反碼 補碼
正數 原碼 反碼 補碼一樣 7 原 0 0000111 b 7 反 0 0000111 b 7 補 0 0000111 b 負數 原碼就是原來的表示方法 反碼是除符號位 最高位 外取反 補碼 反碼 1 7 原 1 0000111 b 7 反 1 1111000 b 7 補 1 1111001 b 當...
原碼 反碼 補碼
正數 原碼 反碼 補碼一樣 7 原 0 0000111 b 7 反 0 0000111 b 7 補 0 0000111 b 負數 原碼就是原來的表示方法 反碼是除符號位 最高位 外取反 補碼 反碼 1 7 原 1 0000111 b 7 反 1 1111000 b 7 補 1 1111001 b 當...
原碼 補碼 反碼
在計算機內，定點數有3種表示法 原碼 反碼和補碼 所謂原碼就是前面所介紹的二進位制定點表示法，即最高位為符號位，0 表示正，1 表示負，其餘位表示數值的大小。反碼表示法規定 正數的反碼與其原碼相同 負數的反碼是對其原碼逐位取反，但符號位除外。補碼表示法規定 正數的補碼與其原碼相同 負數的補碼是在其反...