计算机组成原理：有符号数的原码、补码、反码解析

"计算机组成原理（第2版）第六章 计算机的运算方法 - 三种机器数的小结" 在计算机科学中，机器数是用来表示数值的二进制形式，通常分为无符号数和有符号数。有符号数的表示方式有原码、反码和补码。本节主要关注这三种机器数的特性及其在计算中的应用。 1. 无符号数：无符号数不包含任何符号信息，仅用来表示非负整数或非负小数。例如，一个8位无符号数可以表示0到255之间的整数，16位无符号数则表示0到65535。无符号数的每一位都代表数值的一部分，没有专门的符号位。 2. 原码表示法：原码是最直观的有符号数表示方法，其中最高位作为符号位，0代表正数，1代表负数。对于正数，原码、反码和补码相同；对于负数，除了符号位为1之外，数值部分在原码基础上进行取反操作（不包括符号位），然后末位加1得到补码，仅取反得到反码。例如，[-1100]原=11100，其反码为10011，补码为10100。 3. 反码表示法：反码是将正数的二进制表示不变，而负数的二进制表示除符号位外各位取反。例如，[-1100]原的反码为[10011]原。 4. 补码表示法：补码是负数的反码基础上加1，它是实际计算机硬件中用于表示和运算有符号数的主要方式。它能解决原码加法时可能出现的问题，例如两个负数相加的结果可能不正确。例如，[-1100]原的补码为[10100]原。 在定点运算中，整数和小数的表示会使用固定的小数点位置，如整数的定点表示小数点位于最高位之后，而小数的定点表示小数点位于最低位之前。符号位通过逗号（整数）或小数点（小数）与数值部分分开。 对于浮点表示，数的表示会分为指数部分和尾数部分，这种表示方式可以处理更大范围的数值，同时允许更高的精度。浮点四则运算涉及到对指数和尾数的独立操作。 6.5章中的算术逻辑单元（ALU）是计算机中执行基本算术和逻辑运算的硬件组件，它可以处理上述的原码、反码和补码运算，以及其它逻辑操作。 计算机中数值的表示和运算涉及多种机器数形式，每种形式都有其特定的应用场景和优势。理解这些基础知识对于深入理解计算机的内部工作原理至关重要。