Представление целых чисел в компьютере

Целые числа могут представляться в компьютере со знаком или без знака.

Целые числа без знака обычно занимают в памяти один или два байта и принимают в однобайтовом формате значения от 00000000₂ до 11111111₂, а в двубайтовом формате - от

00000000 00000000₂ до 11111111 11111111₂.

Диапазоны значений целых чисел без знака

Формат числа в байтах	Запись с порядком	Обычная запись
1 2	0 … 28 – 1 0 … 216 - 1	0 … 255 0 … 65535

Пример.

Число 72₁₀ = 1001000, в однобайтовом формате:

Номера разрядов 7 6 5 4 3 2 1 0

Биты числа

Пример.

Число 72₁₀ в двубайтовом формате:

Номера разрядов 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Биты числа

Пример.

Число 65535 в двубайтовом формате:

Номера разрядов 15 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

Целые числа со знаком обычно занимают в памяти компьютера один, два или четыре байта, при этом самый левый (старший) разряд содержит информацию о знаке числа. Знак «плюс» кодируется нулём, а «минус» — единицей.

Диапазоны значений целых чисел со знаком

Формат числа в байтах	Запись с порядком	Обычная запись
1 2 4	-27 … 27 – 1 - 215 … 215 – 1 -231 …231 - 1	-128 … 127 -32 768 … 32 767 -2 147 483 648 … 2 147 483 647

Рассмотрим особенности записи целых чисел со знаком на примере однобайтового формата, при котором для знака отводится один разряд, а для цифр абсолютной величины — семь разрядов.

В компьютерной технике применяются три формы записи (кодирования) целых чисел со знаком: прямой код, обратный код, дополнительный код. Последние две формы применяются особенно широко, так как позволяют упростить конструкцию арифметико-логического устройства компьютера путем замены разнообразных арифметических операций операцией сложения.

Положительные числа в прямом, обратном и дополнительном коде изображаются одинаково — двоичными кодами с цифрой 0 в знаковом разряде.

Пример.

Число 1_|0 = 1₂:

Число 127_]0 = 1111111₂

З нак числа «+»

Отрицательные числа в прямом, обратном и дополнительном кодах имеют разное изображение.

1.Прямой код. В знаковый разряд помещается цифра 1, а в разряды цифровой части числа — двоичный код его абсолютной величины.

Пример.

Прямой код числа -1 Прямой код числа -127

З нак числа «-»

2.Обратный код получается инвертированием всех цифр двоичного кода абсолютной величины числа, включая разряд знака: нули заменяются единицами, а единицы — нулями.

Пример.

Число: -1_. Число: -127_.

Код модуля числа: 0 0000001. Код модуля числа: 0 1111111.

Обратный код числа: 1 1111110. Обратный код числа: 1 0000000.

3. Дополнительный код получается образованием обратного кода с последующим прибавлением единицы к его младшему разряду.

Пример.

Дополнительный код числа —1:

Дополнительный код числа —12

Обычно отрицательные десятичные числа при вводе в машину автоматически преобразуются в обратный или дополнительный двоичный код и в таком виде хранятся, перемещаются и участвуют в операциях. При выводе таких чисел из машины происходит обратное преобразование в отрицательные десятичные числа.