补码的加减运算和溢出判断 |
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补码的加减运算
定义:两个操作数用补码表示,连同符号位一起表示,结果也用补码表示 补码的加减运算公式:(X+Y)补 = X补 + Y补 (X-Y)补 = X补 + (-Y)补 可以看到,无论是加法还是减法,最后都会转换成加法操作,那是因为在电路中通常使用加法器 下面我们来看看具体的例子 1.加法这是最简单的一种情况,就是直接用补码相加,最高位有进位直接舍弃 9+3 = 01001 + 00011 (-9) + (-3) = 10111 + 11101
首先介绍变补的概念 变补是指减法运算中把求(-Y)的方法,变补的操作:补码连同符号位取反加1 直接看例子吧 第一题3的补码是00011,变补是11101 (答案是00110,上面印刷错误) 第二题-3的补码是11101,变补是 00011 第三题9的补码是01001,变补是10111 这里注意,正数的补码就是它的原码,不要把正数的补码算错了 溢出判断由于机器数表示的范围是有限的,所以会存在溢出的情况。比如四位的机器数(含符号位),表示的范围是 -8~7,如果 4+4 就会超过这个范围 0100+0100 = 1000 ,得到的结果就是-8,此时发生了溢出。 溢出分为上溢和下溢,我们可以发现,只有正数加正数才可能发生上溢,负数加负数才会出现下溢。为了判断溢出我们可以用下面几种方法 1.符号位判断上面的式子是一个逻辑表达式,A,B,S分别表示两个加数和结果的符号,比如 01001 + 00011 = 01100(9+3=12),A=0,B=0, C=0。这是一个逻辑表达式,学过数电和离散的应该比较熟悉,当然高中数学也可以理解这个。这里的乘法相当于与,加法相当于或,当结果为0,表示无溢出,结果为1,表示溢出。比如上面那个式子,0*0*1 + 1*1*0 = 0 + 0 =0,无溢出。 这种做法在我们看来也许有一点麻烦,但在电路设计中,与或非恰好是最基础的三种门电路,所以这种方法在电路中更容易实现 2.最高位和符号位的进位判断当数值的最高位的进位和符号位的进位不同时,则发生了溢出;相同则没有发生溢出 当用异或来表示的时候,结果为1表示发生了溢出,结果为0表示无溢出 双符号位:用00表示正,11表示负 如果计算结果的符号位是01或10,则表示发生了溢出,其中01表示发生了正溢,10表示发生了负溢。 同样也可以用异或判断,将双符号位的两个数做异或运算,结果0为溢出,1为未溢出。 |
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