Прямой и дополнительный код восьмеричного числа. Прямой, дополнительный и обратный коды. Как расписать целое отрицательное число в двоичном коде

Пользователь Евгений попросил нас сделать перевод из прямого в дополнительный или обратный коды .

Далее идет калькулятор, который переводит введенное положительное или отрицательное целое число в двоичный код, а также выводит обратный код этого числа и его дополнительный код. Под калькулятором, как водится, немного теории.

Шаг определяет экспоненту числа с плавающей запятой как двоичное число. Используется следующая формула. Здесь был выбран показатель 2-1, потому что результат между 1 и 2. Теперь десятичное число 0, 6 преобразуется в двойное. Таким образом, определяется приблизительное значение. Если используется сила, напишите 1 в мантиссе, для неиспользуемых полномочий используется 0.

Для преобразования десятичного разряда 0. 6 это будет выглядеть так. Это приводит к следующему появлению мест в мантиссе. Наконец, вы устанавливаете бит знака, и получаете следующий результат. Число положительное, показатель и мантисса определены. Автор был бы рад поддержке. Результирующие значения приведены в разных размерах бит, при этом значение усекается в двоичном виде на соответствующее количество бит.

Обновление : Из комментариев становится ясно, что люди не вполне понимают, что делает этот калькулятор. Точнее, что делал - применял алгоритм вычисления дополнительного кода к любому числу. Люди хотят, чтобы он им просто показывал дополнительный код числа. Ну хорошо - теперь при вводе положительного числа калькулятор показывает представление числа в двоичной форме, ибо для него нет обратного и дополнительного кода, а при вводе отрицательного показывает дополнительный и обратный код.

Можно ввести следующие символы. Все остальные символы просто пропущены. Это позволяет без каких-либо проблем вводить форматированные значения. Во время вывода значения предоставляются автоматически генерируемыми разделителями для облегчения отображения в браузере и повышения удобочитаемости.

В десятичном представлении отрицательные числа дополнения к двум даны со знаком. Внимание: результат дополнения необязательно должен быть отрицательным вариантом введенного значения, потому что отсечение лишних битов может привести к тому, что значения будут полностью разными. Десятичное значение дополнения дополнения отключено по умолчанию, потому что его дополнение на сегодняшних компьютерах имеет смысл только в двоичном, шестнадцатеричном или восьмеричном. Однако для тех, кого это интересует, следует отметить, что код, необходимый для представления, только прокомментирован.

Итак, теория

Прямой код числа это представление беззнакового двоичного числа. Если речь идет о машинной арифметике, то как правило на представление числа отводится определенное ограниченное число разрядов. Диапазон чисел, который можно представить числом разрядов n равен

Обратный код числа, или дополнение до единицы (one’s complement ) это инвертирование прямого кода (поэтому его еще называют инверсный код ). То есть все нули заменяются на единицы, а единицы на нули.

Программа работает на основе полного массива. Все входные значения сначала преобразуются в их двоичное представление и биты, хранящиеся в массиве. Поскольку массив может иметь любой размер, вы также можете вводить значения любого размера. Для каждого представления этот массив поразрядным образом преобразуется и генерируется соответствующая строка вывода.

Самая большая проблема с поразрядным преобразованием - десятичные числа: направление десятичных двоичных чисел по-прежнему относительно просто с помощью некоторых простых дополнений, но двоично-десятичное значение направления должно быть смоделировано с помощью алгоритма вычитания.

Дополнительный код числа, или дополнение до двойки (two’s complement ) это обратный код, к младшему значащему разряду которого прибавлена единица

А теперь «зачем, зачем это все?» ©

А это все для удобной работы со знаками. Поскольку я все люблю понимать на примерах, рассказывать я тоже буду на примерах. Итак, предположим, что у нас 4 разряда для работы с двоичными числами. Представить таким образом можно 16 чисел - 0, 1, ... 15
00 - 0000
...
15 - 1111

Поскольку программа работает с массивами, она не соответствует мировому уровню, но достаточно быстро. Очень приятно рассмотреть это, как на самом деле компьютер представляет отрицательные числа. Это с нулями и теми, которые уже слышали. Но как насчет минусовых чисел? Решение называется одним и двумя дополнениями.

Действительно интересный вопрос, поскольку в двоичных числах нет знаков. Существует только возможность 0 и 1. Самый значительный бит, наименее значимый бит, дополнение, дополнение двух. Метод «Самый значительный бит», вероятно, один из самых простых и понятных. Он просто смотрит на последний бит. Если это 0, это положительное число, оно имеет значение 1, поэтому оно является отрицательным числом.

Но если нет знака, убогая получается арифметика. Нужно вводить знак. Чтобы никого не обидеть, половину диапазона отдадим положительным числам (8 чисел), половину - отрицательным (тоже 8 чисел). Ноль, что отличает машинную арифметику от обычной, мы отнесем в положительные числа (в обычной арифметике у нуля нет знака, если не ошибаюсь). Итого, в положительные числа попадают 0,...,7, а в отрицательные -1, ..., -8.

Однако уже существует проблема с нулевым значением: есть два нулевых значения. Это может звучать банально, но это огромная проблема в цифровой обработке, что делает ее менее практичной. Подобно методу «Наименьший значащий бит», здесь только один бит заполняется 0 и 1 для представления отрицательного значения. Напротив, однако, для этого отмечен первый бит, то есть самый правый.

Опять же, существует проблема, что значение нуля может принимать два значения. Кроме того, он выглядит просто глупым и раздражает только если вы установили первый бит с флагом. Его дополнение немного сложнее. Это говорит о том, что все положительные числа остаются такими, какими они есть, и все негативы перевернуты. Перевернутое просто означает, что каждый 0 становится равным 1, и каждый 1 становится единым. Таким образом, отрицательное значение просто вращает целое число.

Для различия положительных и отрицательных чисел выделяют старший разряд числа, который называется знаковым (sign bit )
0 в этом разряде говорит нам о том, что это положительное число, а 1 - отрицательное.

С положительными числами все вроде бы понятно, для их представления можно использовать прямой код
0 - 0000
1 - 0001
7 - 0111

В конце концов, снова на самом высоком, самом левом, бит. Таким образом, нет смысла занимать наивысший бит и, следовательно, косвенно относится к различию. Опять же, снова возникает проблема двух значений для нуля. Почему вам все еще нужно дополнение?

Два дополнения - пока что показаны - единственный метод с единственным нулевым значением. Процедура такая же, как и в дополнении, за исключением того, что к инвертированному числу добавляется еще один. Чтобы распознать дополнение двух, последний бит косвенно отвечает снова. Если бы это повлияло на 1, это всегда означало бы переполнение, которое в свою очередь представляло бы 0. Если вы сформируете дополнение к нулю, вы всегда создаете переполнение, но последняя цифра не учитывается - именно из-за переполнения.

А как представить отрицательные числа?

Вот для их представления как раз и используется дополнительный код.
То есть, -7 в дополнительном коде получается так
прямой код 7 = 0111
обратный код 7 = 1000
дополнительный код 7 = 1001

Обратим внимание на то, что прямой код 1001 представляет число 9, которое отстоит от числа -7 ровно на 16, или .
Или, что тоже самое, дополнительный код числа "дополняет" прямой код до , т.е. 7+9=16

Диапазоны значений Примечание

Таким образом, вы снова получаете значение 0, поэтому может быть представлено только одно значение! В случае метода с двойным нулевым значением диапазон значений составляет от 127 до 0 и от 0 до. Диапазон изображения может быть пронумерован на 255, но значение теряется из-за отрицательного значения минус-нуля.

В двух долях имеется ровно 256 значений, так как оно содержит только одно нулевое значение. Переменные содержат значение, представленное цифровым или буквенно-цифровым кодом. Система нумерации, которую люди используют, представляет собой десятичную систему, это означает, что существует 10 различных символов, которые объединяются для построения любого числа. Эти 10 символов - это число от 0 до Например, чтобы представить число 121 в десятичном виде, выполняется следующая операция.

И это оказалось очень удобно для машинных вычислений - при таком представлении отрицательного числа операции сложения и вычитания можно реализовать одной схемой сложения, при этом очень легко определять переполнение результата (когда для представления получившегося числа не хватает разрядности)

Пара примеров
7-3=4
0111 прямой код 7
1101 дополнительный код 3
0100 результат сложения 4

В этом примере видно, что для того, чтобы получить номер, символ каждой позиции взят, он умножается на основание, поднятое до положения, в котором символ найден, начиная с номера 0, другими словами символ в позиции нуль умножается на 1, символ во втором положении умножается на 10, символ третьей позиции умножается на 100 и т.д.

Система двоичной нумерации работает аналогично десятичной системе нумерации с той разницей, что в двоичной системе число символов равно двум, 0 и, например, для представления числа 121 в двоичном порядке выполняется следующая операция. На этом этапе вы можете спросить, как была получена структура единиц и нулей для представления 121 в двоичном формате, существует несколько способов сделать это, очень простой - постепенно размещать 1 слева направо, если поместить 1 в определенная позиция, и значение превышает искомое значение, тогда эта позиция несет ноль.

1+7=6
1111 дополнительный код 1
0111 прямой код 7
0110 результат сложения 6

Что касается переполнения - оно определяется по двум последним переносам, включая перенос за старший разряд. При этом если переносы 11 или 00, то переполнения не было, а если 01 или 10, то было. При этом, если переполнения не было, то выход за разряды можно игнорировать.

Для предыдущего примера, если мы начинаем с 1 в позиции 7, полученное значение составляет 127, что больше 121, по этой причине мы начинаем с 1 в позиции. Следующая таблица суммирует процедуру. Каждая позиция двоичного числа также называется битом, в случае предыдущего примера число 121 представлено 7 битами.

Эти двоичные переменные могут быть разных типов, наиболее часто используются: логические или битовые, целые числа, с плавающей запятой и символы или строки символов. Целочисленные и переменные с плавающей запятой называются аналоговыми переменными. Булевы переменные, также называемые логическими или битовыми, представляют собой двоичные представления одного бита или с одной цифрой, в этом смысле они могут иметь только значения 0 или 1, которые обычно интерпретируются как ложные или истинные соответственно.

Примеры где показаны переносы и пятый разряд

00111 прямой код 7
00001 прямой код 1
01110 переносы
01000 результат 8 - переполнение

Два последних переноса 01 - переполнение

7+7=0
00111 прямой код 7
01001 дополнительный код 7
11110 переносы
10000 результат 16 - но пятый разряд можно игнорировать, реальный результат 0

Два последних переноса 11 з перенос в пятый разряд можно отбросить, оставшийся результат, ноль, арифметически корректен.
Опять же проверять на переполнение можно простейшей операцией XOR двух бит переносов.

Количество бит, как упоминалось ранее, определяет диапазон значений, которые может иметь переменная. При представлении двоичных чисел иногда позитивные числа представлены и нулевые, этот код называется чистым двоичным; но вы также можете представлять отрицательные, положительные и нулевые значения, этот код называется двоичным в дополнении. В зависимости от номера бита имя может быть назначено целому числу, например, 8-битовое целое также называется байтом.

Следующая таблица показывает сводку номера бита и его диапазона. Переменные плавающей точки, также называемые вещественными, могут содержать число с десятичными знаками.

  • Двоичная система Алгоритмы изменения базы.
  • Ритм на чужой основе.
  • Представление чисел на компьютере.
Двоичная система, также называемая базой 2, представляет собой систему нумерации, в которой цифры представлены с использованием только двух цифр: нуля и единицы. Это одна из систем, которые используются в компьютерах, потому что они работают внутри с двумя уровнями напряжения, поэтому их естественная система нумерации является двоичной системой.

Вот благодаря таким удобным свойствам дополнительный код это самый распространенный способ представления отрицательных чисел в машинной арифметике.

P.S. Ну а обратный код дополняет число до , или до всех 1, потому и называется дополнением до 1. Им тоже можно представлять отрицательные числа, и реализовать вычитание и сложение схемой сложения, только сложение там хитрее - с циклическим переносом, ну и представить можно меньше на одно число, так как все единицы уже заняты - это обратный код нуля, эдакий «минус нуль», то есть диапазон получается, если брать наш пример от -7 до 7. Не так удобно, одним словом.

Лейбниц использовал 0 и 1, как и текущую двоичную систему нумерации. Двоичная система представляет собой систему нумерации, в которой используется позиционная нотация, это означает, что каждая цифра имеет значение, которое зависит от ее относительного положения, это значение определяется базой, которая представляет собой число цифр, необходимых для напишите любое число. Теперь ничего лучше, чем пример, чтобы лучше понять выше.

Число «пятьсот сорок две и одна десятая» состоит из пятисот, четырех десятков, двух единиц и одной десятой. Каждая цифра этого числа имеет значение, которое зависит от его положения относительно десятичной точки, как видно из предыдущего изображения. В левой части десятичной точки экспонента базы принимает значения от нуля вперед, так как первое место занимает место единиц, но в правой части десятичной точки экспонента принимает значения из по крайней мере, один вперед убывает, так как позиции справа от десятичной точки занимают места, которые представляют дробные значения.

Ответ вот на такой загадочный вопрос:

Представление отрицательных целых чисел - дополнительный код. я понял что если в первом разряде стоит 0 то число положительное а если 1 то отрицательное... а как посчитать?

Не понял, что конкретно ты хотел сделать?

Узнать, как двоичное представление отрицательного числа расписать, что ли?

Предыдущее число, показанное в качестве примера, равно 4 десятичным разрядам, оно также называется 4 десятичным знаками, так как в его представлении используются 4 цифры десятичной системы. На английском языке двоичная цифра записывается как «бинарная цифра», то есть бит.

Алгоритмы изменения базы. Приведенное выше объяснение является основой любой системы позиционной нумерации, то есть является той же логикой. На самом деле существуют бесконечные системы позиционной нумерации, наиболее известные на компьютерах: двоичные, восьмеричные, десятичные и шестнадцатеричные. Системы нумерации, база которых меньше 10, используют цифры десятичной системы, которые необходимы. Когда основание больше десяти, используются необходимые буквы алфавита. В дополнение к вышесказанному все числа, записанные в базе, отличной от десятичной, имеют в качестве индекса число, заключенное в круглые скобки.

Например, так.

Имеем десятичное число -2013, надо его записать в двоичном коде.

Переводим положительное число 2013 в двоичную систему, получаем 11111011101.

Дописываем слева нули, чтоб вышло 16 разрядов (если число двухбайтовое), имеем 0000011111011101 (прямой код).

Инвертируем все биты (то есть, 0 заменяем на 1, а 1 на 0), имеем 1111100000100010 (обратный код).

Прибавляем в двоичной системе 1 к обратному коду, имеем 1111100000100011. Это значение равно -2013.

Проверить можно стандартным калькулятором Windows:

запускаешь кальулятор (Программы - Стандартные - Калькулятор), в XP выбираешь в меню программы Вид - Инженерный, в "семерке", по-моему, Вид - Программист, набираешь выражение, ответом для которого будет нужное отрицательное число, например, 0-2013 = -2013, переключаешь систему счисления на двоичную (Bin), а ёмкость числа - на 2 байта, видишь 1111100000100011.

Или у нас сразу есть отрицательное двоичное число, скажем, 1111111111101111 (самый левый бит - единица, значит, отрицательное)... левая "1" обозначает знак "-", отбрасываем её, а от оставшегося двоичного числа отнимаем 1, получаем 111111111101110, заменяем все нули на 1, а единицы на нули, получаем 000000000010001, а это есть десятичное 17. Значит, код обозначал -17.



glavpom.ru - Подстанции. Силовая электроника. Экология. Электротехника