二进制负数是通过补码形式表示的负数,其核心规则如下:
符号位表示 二进制数的最高位为符号位,0表示正数,1表示负数。例如,`1000 0001b`表示-1,`0000 0001b`表示1。
补码表示法
负数的二进制表示采用补码形式,具体步骤为:
- 原码: 直接将数值转换为二进制,如-5的原码为`1000 0101b`; - 反码
- 补码:反码加1,如-5的补码为`1111 1011b`。
范围与计算优势
- 补码表示法可表示的整数范围为`-2^(n-1)`到`2^(n-1)-1`(n为位数),例如8位二进制可表示-128到127;
- 采用补码后,加法和减法运算可统一处理,简化硬件设计。
示例:
8位二进制数`1111 1111b`:
无符号数:255(`0000 0000`到`1111 1111`);
有符号数:-1(符号位为1,其余位为0);
补码表示的-127(`1000 0001b`)。