2012年4月27日金曜日

負数/補数-2進数と遊ぶ(1000)


負の数(マイナスの数)は「補数」表現で

まずは、8ビット(1バイト)の大きさで考えてみよう
  これまで8ビットでは、
 0000 0000 から 1111 1111(2)  まで、
つまり 0 から 255 (10) までの数を表すものとしてきました。
ここで負(マイナス)の数を考えるため、約束を変更(へんこう)してみよう。変更するといっても、これまで述べてきたことが破綻する(パーになる)のではモチロン ありませ〜ん。 
  後に(2)を付けたのは2進数 、(10)を付けたのは10進数で 現わしているということですネ。

補数表現した負の小数を見てみよう


教育的オンラインゲーム
8ビットの大きさのBOXで、小数の補数を見てみます。
負数だから左端(最上位)は符号ビット
(0で正数、1で負数)です。
小数点の位置はどこでもいい
んですが、
今は中央(3番4番の間)とします。

 例に 6.625(10) 2の補数を示しました。
6.625は2進では、 0110 .101 です。
´△亮蟒腓鬚靴 1001.011 となりました。
  符号ビットはです。

-6.625(10)   1001.011(2) と補数で表します。  


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例で分かるように、整数部としては4ビット分あるので、
 正の数は 0000〜0111 ⇒ 0 〜  7(10) 、負の数は 1111〜1000 ⇒-1〜 -8(10) の範囲を表す。小数部4ビットを加味すると、 0111.1111 〜1000.0000 ⇒ 7.9375 〜 -8(10) の範囲と云うことになりそうです。

 補数(2の補数)をよく知るために
 

10進数 Aの補数(10の補数) A'について

(基数-1) 9の補数についても 


ヒキガエルは何を食べたり飲んだりしない
ここであつかう数は10進数ですよ。
例 4ケタの数 A=4321 に対して
    4321  ← A
   +5679 ← A'
  10000     和(5ケタ)   
  A' = 5679 は(基数)10の補数

      4321 ← A
    + 5678 ← A''
       9999    和(9ケタ)
  A'' = 5678 は(基数-1)9の補数

へんちくりん


さ〜て10進数では、A'はAの補数と呼ぶが、
上の説明で、くり上がって、はみ出た 1 を捨てると、 A + A'=  0  (オール 0) です。   
 
負数とは言いません。10進の負数は 『−A』ですよ〜。でも A+A'= 0 、 A+(-A)=0
を比べて見ると、A'と -Aはウリ2つですか。

実際の情報処理試験問題から

 2の補数  負数を2の補数で表現する符号付き 16 ビットの2進数を 16 進法で表示したもののうち,4倍するとあふれが生じるものはどれか。
 ア 1FFF    イ DFFF    ウ E000    エ FFFF  
平成19年の出題
16ビット符号付き2進数の表す範囲は□から□までです。
 【答 イ】

 


注1
 0(ゼロ)を正の数に入れてあるが話をかんたんにするためであって、正しくは 0は正の数でも負の数でもない。
ついでに  場合によって +0 、-0 と書くのは許されており面白いが、どっちも 0 のことです。



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