二进制系统通常用于表示数字,其中仅使用0和1两种状态。当涉及到负数的表示时,方法有所变化。假设我们有四个二进制存储单元,每个单元可以代表高低两种状态,分别用0和1表示。这四个位可以组成一个四位的二进制数,范围从0000到1111。
对于正数,我们可以直接对应十进制的0到15,比如0000对应十进制的0,1000则代表十进制的8。然而,要表示负数,规则有所不同。在二进制中,最高位被用作符号位,0代表正数,1表示负数。例如,0001变成了-1,1001则表示-7。这种转换使得负数的二进制表示并非仅仅是最高位改变那么简单,而是涉及到补码的概念。
补码是一种特殊的编码方式,用于解决负数的存储和运算问题。以-5为例,它的二进制原码是1101(符号位为1),反码是1010(符号位不变,其余位取反),而补码则是1011(反码末位加1)。计算机在存储负数时,实际上是使用补码形式,这样可以确保加减运算的正确性。通过这种方式,无论是正数还是负数,计算机都能进行有效的二进制运算。