二进制补码怎么计算的

1、正数的补码表示：

正数的补码 = 原码

负数的补码 = {原码符号位不变} + {数值位按位取反后+1}    or

= {原码符号位不变} + {数值位从右边数第一个1及其右边的0保持不变,左边安位取反}

以十进制整数+97和-97为例：

+97原码 = 0110_0001b

+97补码 = 0110_0001b

-97原码  = 1110_0001b

-97补码  = 1001_1111b

2、纯小数的原码：

纯小数的原码如何得到呢？方法有很多，在这里提供一种较为便于笔算的方法。

以0.64为例，通过查阅可知其原码为0.1010_0011_1101_0111b。

操作方法：

将0.64 * 2^n 得到X，其中n为预保留的小数点后位数（即认为n为小数之后的小数不重要），X为乘法结果的整数部分。

此处将n取16，得

X = 41943d = 1010_0011_1101_0111b

即0.64的二进制表示在左移了16位后为1010_0011_1101_0111b，因此可以认为0.64d = 0.1010_0011_1101_0111b 与查询结果一致。

再实验n取12，得

X = 2621d = 1010_0011_1101b 即 0.64d = 0.1010_0011_1101b，在忽略12位小数之后的位数情况下，计算结果相同。

3、纯小数的补码：

纯小数的补码遵循的规则是：在得到小数的源码后，小数点前1位表示符号，从最低(右)位起,找到第一个“1”照写,之后“见1写0,见0写1”。

以-0.64为例，其原码为1.1010_0011_1101_0111b

则补码为：1.0101_1100_0010_1001b

当然在硬件语言如verilog中二进制表示时不可能带有小数点（事实上不知道哪里可以带小数点）。

4、一般带小数的补码

一般来说这种情况下先转为整数运算比较方便

-97.64为例，经查询其原码为1110_0001.1010_0011_1101_0111b

笔算过程：

-97.64 * 2^16 = -6398935 = 1110_0001_1010_0011_1101_0111b，其中小数点在右数第16位，与查询结果一致。

则其补码为1001_1110_0101_1100_0010_1001b，在此采用 负数的补码 = {原码符号位不变} + {数值位按位取反后+1}  方法

5、补码得到原码：

方法:符号位不动，幅度值取反+1 or符号位不动，幅度值-1取反

-97.64补码 = 1001_1110(.)0101_1100_0010_1001b

取反      = 1110_0001(.)1010_0011_1101_0110b

+1         = 1110_0001(.)1010_0011_1101_0111b 与查询结果一致

6、补码的拓展：

在运算时必要时要对二进制补码进行数位拓展，此时应将符号位向前拓展。

-5补码 = 4'b1011 = 6'b11_1011

ps.原码的拓展是将符号位提到最前面，然后在拓展位上部0.

-5原码 = 4‘b’1101 = 6'b10_0101，对其求补码得6'b11_1011，与上文一致。

扩展资料：

计算机中的符号数有三种表示方法，即原码、反码和补码。三种表示方法均有符号位和数值位两部分，符号位都是用0表示“正”，用1表示“负”，而数值位，三种表示方法各不相同。

在计算机系统中，数值一律用补码来表示和存储。原因在于，使用补码，可以将符号位和数值域统一处理；同时，加法和减法也可以统一处理。此外，补码与原码相互转换，其运算过程是相同的，不需要额外的硬件电路。

06如何快速的将二进制转换成十进制

1、机器数

一个数在计算机中的二进制表示形式,  叫做这个数的机器数。机器数是带符号的，在计算机用一个数的最高位存放符号, 正数0，负数为1。12

比如，十进制中的数 +3 ，计算机字长为8位，转换成二进制就是0000 0011。如果是 -3 ，就是 1111 1101 。那么，这里的 00000011 和  1111 1101 就是机器数。 机器数包含了符号和数值部分。

2、真值

因为第一位是符号位，所以机器数的形式值就不能很好的表示真正的数值。例如上面的有符号数  1111 1101，其最高位1代表负，其真正数值是
-3 而不是形式值253（1111
1101按无符号整数转换成十进制等于253）。所以，为区别起见，将带符号位的机器数对应的真正数值称为机器数的真值。
例：0000 0001的真值 = +000 0001 = +1，1000 0001的真值 = –0111 1111 = –127；这里所说的比如-3二进制代码为10000011，就是我们计算机里面对-3表示的源码。下面介绍源码
首先说明一点
在计算机内，有符号数有3种表示法：原码、反码和补码。

3、原码

原码就是符号位加上真值的绝对值, 即用第一位表示符号, 其余位表示值. 比如如果是8位二进制
[+1]原 = 0000 0001
[-1]原 = 1000 0001
因为第一位是符号位, 所以若是8位二进制数，其取值范围就是:
[1111 1111 , 0111 1111]
即[-127 , 127]
原码是人脑最容易理解和计算的表示方式。

4 、反码

反码表示法规定：正数的反码与其原码相同；负数的反码是对其原码逐位取反，但符号位除外。
[+1] = [ 00000001 ]原码 = [ 00000001 ]反码；
[-1] =  [ 10000001 ]原码 = [ 11111110 ]反码；
可见如果一个反码表示的是负数, 人脑无法直观的看出来它的数值. 通常要将其转换成原码再计算。

什么是二进制的补码？

注明：正数的补码与负数的补码一致，负数的补码符号位为1，这位1即是符号位也是数值位，然后加1

补码借鉴的模概念，虽然理解起来有点晦涩难懂。可以跳过

模的概念：把一个计量单位称之为模或模数。例如，时钟是以12进制进行计数循环的，即以12为模。
在时钟上，时针加上（正拨）12的整数位或减去（反拨）12的整数位，时针的位置不变。14点钟在舍去模12后，成为（下午）2点钟（14=14-12=2）。从0点出发逆时针拨10格即减去10小时，也可看成从0点出发顺时针拨2格（加上2小时），即2点（0-10=-10=-10+12=2）。因此，在模12的前提下，-10可映射为+2。由此可见，对于一个模数为12的循环系统来说，加2和减10的效果是一样的；因此，在以12为模的系统中，凡是减10的运算都可以用加2来代替，这就把减法问题转化成加法问题了（注：计算机的硬件结构中只有加法器，所以大部分的运算都必须最终转换为加法）。10和2对模12而言互为补数。同理，计算机的运算部件与寄存器都有一定字长的限制（假设字长为16），因此它的运算也是一种模运算。当计数器计满16位也就是65536个数后会产生溢出，又从头开始计数。产生溢出的量就是计数器的模，显然，16位二进制数，它的模数为2^16=65536。在计算中，两个互补的数称为“补码”。比如一个有符号8位的数可以表示256个数据，最大数是0
1 1 1 1 1 1 1（+127），最小数1 0 0 0 0 0 0 0
（-128）；那么第255个数据，加2和减254都是一样的效果得出的结果是第一个数据
，所以2和254是一样的效果。对于255来说2和254是互补的数。
求一个正数对应补码是一种数值的转换方法，要分二步完成：
第一步，每一个二进制位都取相反值，即取得反码；0变成1，1变成0。比如，00001000的反码就是11110111。
第二步，将上一步得到的反码加1。11110111就变成11111000。所以，00001000的二进制补码就是11111000。也就是说，-8在计算机（8位机）中就是用11111000表示。
不知道你怎么看，反正我觉得很奇怪，为什么要采用这么麻烦的方式表示负数，更直觉的方式难道不好吗？

二进制补码的好处

首先，要明确一点。计算机内部用什么方式表示负数，其实是无所谓的。只要能够保持一一对应的关系，就可以用任意方式表示负数。所以，既然可以任意选择，那么理应选择一种用的爽直观方便的方式。
二进制的补码就是最方便的方式。它的便利体现在，所有的加法运算可以使用同一种电路完成。
还是以-8作为例子。假定有两种表示方法。一种是直觉表示法，即10001000；另一种是2的补码表示法，即11111000。请问哪一种表示法在加法运算中更方便？随便写一个计算式，16
+ (-8) = ?16的二进制表示是 00010000，所以用直觉表示法，加法就要写成：
00010000
＋10001000原码形式-8
－－－－－－－－－
10011000
可以看到，如果按照正常的加法规则，就会得到10011000的结果，转成十进制就是-24。显然，这是错误的答案。也就是说，在这种情况下，正常的加法规则不适用于正数与负数的加法，因此必须制定两套运算规则，一套用于正数加正数，还有一套用于正数加负数。从电路上说，就是必须为加法运算做两种电路。所以用原码表示负数是不行的。
现在，再来看二进制的补码表示法。
00010000
＋11111000补码形式-8
－－－－－－－－－
100001000
可以看到，按照正常的加法规则，得到的结果是100001000。注意，这是一个9位的二进制数。我们已经假定这是一台8位机，因此最高的第9位是一个溢出位，会被自动舍去。所以，结果就变成了00001000，转成十进制正好是8，也就是16 + (-8) 的正确答案。这说明了，2的补码表示法可以将加法运算规则，扩展到整个整数集，从而用一套电路就可以实现全部整数的加法。

二进制补码的本质，本质是用来表示负整数的

在回答二进制补码为什么能正确实现加法运算之前，我们先看看它的本质，也就是那两个求补码步骤的转换方法是怎么来的。下面描述了一个正数怎么求它对应负数在计算机的表达方式。比如128，正数为10000000，但是惊奇的发现-128也是10000000。但是这里由于属于数据类型的限定，第八位同样一个1代表不同的含义，前面的 1是数值位，后面数的 1是符号位。
要将正数转成对应的负数，其实只要用0减去这个数就可以了。比如，-8其实就是0-8。用模数的概念解释如下图

已知8的二进制是00001000，-8就可以用下面的式子求出：
00000000
－00001000
－－－－－－－－－- - - -
因为00000000（被减数）小于0000100（减数），所以不够减。请回忆一下小学算术，如果被减数的某一位小于减数，我们怎么办？很简单，问上一位借1就可以了。
所以，0000000也问上一位借了1，也就是说，被减数其实是100000000，这是重点；算式也就改写成：
100000000
－00001000
－－－－－－－－－- - -
11111000
进一步观察，可以发现可分拆为100000000 = 11111111 + 1，所以上面的式子可以拆成两个：
11111111
－00001000
－－－－－－－－－
11110111取反
＋00000001加一
－－－－－－－－－
11111000
二进制的补码两个转换步骤就是这么来的。
举个例子，比如-128补码的由来，先把正整数128二进制表示出来10000000求-128的补码
1 1 1 1 1 1 1 1  
-1 0 0 0 0 0 0 0
－－－－－－－－－
0 1 1 1 1 1 1 1
+0 0 0 0 0 0 0 1
－－－－－－－－－
1 0 0 0 0 0 0 0
即-128的补码是10000000。8位的结构能表示的最小数是-128；
所以可以总结求补码的范式是这样的：
求n位系统的一个数正数A :
01101101101……….11101100（n位二进制），怎么求他的补码呢，就用n位的1111111111111111111…..111(n位)
- 11101101101……….11101100（n位二进制） + 1  = A的补码就行啦！但是
如果一个1111111111111…..111111(n位全为1的正整数的补码)，要用1111111111111…….11111(n+1位) - 1111111111111…..111111(n位全为1的正整数) +1 才能求的她对应的补码。
如uint16 A =200, uint16 B =65535,那么C =A-B;
65535的补码：正数65535为1111 1111 1111 1111，进行下面的计算求得B的补码即-B；先展示有补码符号位，即补码有最高位位1的；
1 1111 1111 1111 1111 -1111 1111 1111 1111  +1 =1 0000 0000 0000 0001,相当于被减数是10 0000 0000 0000 0000（18位） =1 1111 1111 1111 1111 +1
因为A和B 都是16位的无符号数，所以65535的补码最高位舍去，相当于被减数是1 0000 0000
0000 0000 =1111 1111 1111 1111
+1，即可以用上面的范式方法，但是这样-B就没有体现它的负数的符号位了；当然这是因为16位运算超出16位的位都舍去了。即-B=1;即A-B=
200+1 =201。其实也可以用模数概念解释A -B；如下图正数的模数

为什么正数加法也适用于二进制的补码？

实际上，我们要证明的是，X-Y或X+(-Y)可以用X加上Y的2的补码(-Y)完成。
Y的二进制补码等于(11111111-Y)+1。所以，X加上Y的2的补码，就等于：X + (11111111-Y) + 1；我们假定这个算式的结果等于Z，即 Z = X + (11111111-Y) + 1。
接下来，分成两种情况讨论。
第一种情况，如果X小于Y，那么Z是一个负数。这时，我们就对Z采用补码的逆运算，就是在做一次求补码运算，求出它对应的正数绝对值，只要前面加上负号就行了。所以，
Z = -[11111111-Z+1] = -[11111111-(X + (11111111-Y) + 1)+1)] = X -
Y;这里如果X Y Z都是无符号型的，且X < Y 那么Z 最终得到的数是|X-Y|距离的绝对值了，比如X=1,Y=
255,那么Z=2,因为从255到1只要加两次就到了。这里你不要问我为什么，这里就用到上面的模概念。
第二种情况，如果X大于Y，这意味着Z肯定大于11111111，但是我们规定了这是8位机，最高的第9位是溢出位，必须被舍去，舍去相当于减去吗！所以减去100000000。所以，
Z = Z - 100000000 = X + (11111111-Y) + 1 - 100000000 = X - Y
这就证明了，在正常的加法规则下，可以利用2的补码得到正数与负数相加的正确结果。换言之，计算机只要部署加法电路和补码电路，就可以完成所有整数的加法。

补码(two's complement)
1、在计算机系统中，数值一律用补码来表示（存储）。
主要原因：使用补码，可以将符号位和其它位统一处理；同时，减法也可按加法来处理。另外，两个用补
码表示的数相加时，如果最高位（符号位）有进位，则进位被舍弃。
2、补码与原码的转换过程几乎是相同的。
求给定数值的补码表示分以下两种情况：
（1）正数的补码：与原码相同。
【例1】+9的补码是00001001。
（2）负数的补码：符号位为1，其余位为该数绝对值的原码按位取反；然后整个数加1。

你在百度百科里搜索补码，人家写的很清楚，我也是引用的~~~具体去搜吧，不能影响了版权呵呵

我是个刚弄懂的人。正数反码补码原码相同，为什么呢？规定的！因为计算机通常只有一个加法器，做减法器太麻烦。所以就将减法连着减数作为负数来处理，就只需要加了。但是正数和一个负数在计算机这样一个用二进制表示数的环境中如何进行加法计算呢？于是我们可以忽略正数的变化，主要是要处理负数变成一种二进制表示让它能和正数相加。比如在计算机中1的二进制表示0001.-1的二进制表示1111（这是补码反码引进后变化后的）0001+0111=10000但是显然这里的位数是4位的所以只会出现0000，也就是0，就完成了1-1=0这个计算。这就是利用计算机的溢出现象。不管怎样，反码补码概念的引入都是为了这个目的，实现计算，这样就容易理解了。还有个有关于模数（mod）的概念，4位二进制的模数是16，就是能表示多少个二进制数（此处先忽略符号概念），4位最大只有1111，换成十进制是15，最小是0000，十进制0.如果1111加上0001，就等于了模数16.（这样更容易理解我觉得）。如果按照是时钟那样想，模数为24.现在停在0点，正数就是顺时针转如+6，转6下，不用管。再逆时针转8下，就是-8。现在多少点？想象中转一下，应该是22点。但是在一个为24的环境中，事实上，mod24像一个界限，如何计算。要将-8换成一个能够准确计算的正数。就是我们发现逆时针转8下，跟顺时针转16下效果相同的（可以自己转一下）。也就是-8可以换成+16，使得6-8转换为6+16=22或者还有+9-8转成+9+16=24+1。24是一个在计算机溢出数，没有用，在时钟这就是转了一圈到另一天，时间一样，也‘溢出’了。---一个专注于讲的通俗的初学者
下面我研究一下，为什么负数的补码是将它的绝对值原码变成取反各位再加一。负数在二进制中的表示在符号位出现前是没法表示的。我想这也是为什么取绝对值的原码的原因。取绝对值其实就是其正数的原码，而正数的原码和反码是相同的，所以这里说各个位取反。例如-1绝对值的原码0001取反变成1110（反码）再加1变成1111（补码）--以上概念不一定准确，个人理解综合。