在单片机中,二进制数的最高位为符号位,0表示正数,1表示负数。而对于负数,常见的表示方法有:
1)原码:将负数的符号位设为1,其余位按照正常的二进制数表示,例如-5的8位二进制表示为10000101。
2)反码:将负数的符号位设为1,其余位按照正常的二进制数表示后,对所有位取反(0变1,1变0),例如-5的8位二进制表示为11111010。
3)补码:将负数的符号位设为1,其余位按照正常的二进制数表示后,对所有位取反再加1,例如-5的8位二进制表示为11111011。
在计算机中,将负数二进制反转并加上1得到的数称为补码。因此,在单片机中进行负数的计算时,需将负数转换为补码。
例如,对于两个负数-5和-3的加法运算,可将它们转换为补码11111011和11111101,然后进行二进制的加法运算,得到结果为11110100,再将结果转换为原码,即为-8。
在单片机中,移位操作可用于对二进制数进行右移或左移。对于正数而言,右移一位等价于除以2,左移一位等价于乘以2,但是对于负数而言,移位操作会改变其符号位。
例如,-5的补码为11111011,右移一位得到10111101,这是一个正数的补码,因此在移位操作时,需特别注意符号位的变化。
在现代高级处理器中,负数的表示和计算大多直接采用补码表示法,因此对于开发者而言,不必过多关注负数的转换和操作。另外,一些开发工具也提供了直接进行补码转换的函数,方便开发者适应高级处理器的负数处理方式。