原码

✍ dations ◷ 2024-12-27 12:28:36 #原码

原码(True form)是电脑运算的名词,是指“未经更改”的码。为了便于ALU的设计,又发展出反码、补码等转换过的码。

原码是指一个二进制数左边加上符号位后所得到的码,且当二进制数大于0时,符号位为0;二进制数小于0时,符号位为1;二进制数等于0时,符号位可以为0或1(+0/-0)。

计算机中所有的数均用0、1编码表示,数字的正负号也不例外,如果一个机器数字长是n位的话,约定最左边一位用作符号位,其余n-1位用于表示数值。

= { X ( 0 X < 1 ) 1 X ( 1 < X 0 ) {displaystyle left{{begin{array}{lcl}X&quad &(0leqslant X<1)\\1-X&&(-1<Xleqslant 0)end{array}}right.}

例如:=0.1011000

=1.1011000

(代码中的小数点“.”是在书写时为了清晰起见加上去的,在机器中并不出现。)

= { X ( 0 X < 2 n 1 ) 2 n 1 X ( 2 n 1 < X 0 ) {displaystyle left{{begin{array}{lcl}X&quad &(0leqslant X<2^{n-1})\\2^{n-1}-X&&(-2^{n-1}<Xleqslant 0)end{array}}right.}

例如:=00001011

=10001011

原码是最简单的编码方式,便于输入输出,但作为代码加减运算时较为复杂。一个字长为n的机器数能表示不同的数字的个数是固定的 2 n {displaystyle 2^{n}} 个。当 n = 8 {displaystyle n=8} 时,能表示256个数字。

用来表示有符号数,数的范围就是 ( 2 n 1 1 ) + ( 2 n 1 1 ) {displaystyle -(2^{n-1}-1)sim +(2^{n-1}-1)} 。当 n = 8 {displaystyle n=8} 时,这个范围就是 127 + 127 {displaystyle -127sim +127}

在不需要考虑数的正负时,就不需要用一位来表示符号位,n位机器数全部用来表示是数值,这时表示数的范围就是 0 2 n 1 {displaystyle 0sim 2^{n}-1} 。当 n = 8 {displaystyle n=8} 时,这个范围就是 0 255 {displaystyle 0sim 255}

简单直观;例如,我们用8位二进制表示一个数,则+11的原码为00001011,-11的原码就是10001011。

原码不能直接参加运算,可能会出错。例如数学上,1+(-1)=0,而在二进制中00000001+10000001=10000010,换算成十进制为-2。显然出错了。

所以原码的符号位不能直接参与运算,必须和其他位分开,这就增加了硬件的开销和复杂性。

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