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二进制取反加一(即求补码)是计算机中实现有符号数运算的核心方法,其操作步骤如下:
一、基本操作步骤
将原码的每一位0变为1,1变为0,符号位保持不变。例如,正数`+5`(原码`0101`)取反后为`1010`。
加一
在取反后的结果末尾加1。若加法产生进位,则继续向高位进位。例如,`1010`加1后为`1011`(即`-5`的补码)。
二、关键要点
符号位处理:
符号位始终为1(表示负数),其余位进行取反加一操作。
溢出处理:在固定位数(如8位)下,若加法导致高位进位,则结果需截断高位(如`11111111 + 1 = 00000000`)。
硬件优势:该运算与加法器设计兼容,简化了计算机内部加减法处理逻辑。
三、示例
以8位二进制为例:
求-3的补码:
1. 原码:`10000011`
2. 取反:`01111100`
3. 加一:`01111101`(即`-3`的补码)。
四、应用场景
减法运算:通过加法实现(如`A - B`转化为`A + (-B)`),简化硬件设计。
负数运算:所有负数均以补码形式存储和运算,确保加减法统一处理。