彻底搞明白“取反加1”到底是个什么鬼?

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写作时间:2020-08-15

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1.问题:

2.将二进制表达的负数换成十进制怎么弄?

3.总结一下


正文:




1.问题:

比如说。要表达0~255的十进制数,在FPGA使用一个8bit[7:0]的二进制就可以。

但是,我们要表达-255~255的十进制数,在FPGA中怎么表达,我们需要使用一个9bit[8:0]的数。最高位[8]是标志位。




2.将二进制表达的负数换成十进制怎么弄?


取反加一


比如: ‘1 0101 0101’这是9bit的二进制。

最高位1表示是负数。

其他8bit取反为“1010 1010”

再加一为“1010 10 11”

bin2dec(“1010 10 11”)=171

那么这个数就是:-171


每个过程与10进制对应起来:


如果我们直接把‘’1 0101 0101’转为十进制是多少呢?

bin2dec(“1 0101 0101”)=341

最高位的1是符号位,十进制为2^8=256

1)去掉最高位,二进制位‘’0101010’

十进制就是341-256=85

2)取反,‘’0101 0101’取反,二进制取反为“10101010”。

‘’0101010’取反,怎么取反呢,怎么方便算呢?

使用“11111111”-“0101010”,即就是“10101010”。技巧:减法可以使得1变0,0变1。

十进制就是255-85=170

3)再加一,“10101010”再加一就是“10101011”

170+1=171

那么这个数就是-171


3.总结一下:


取反加1,以9bit为例,如果最高位是1,表示负数。

那么“二进制取反加1”对应“十进制操作”如下:

a表示bin2dec(“某一个二进制01序列”),a为十进制。

b表示,我要求的那个十进制负数

b=-(255-(a-256)+1)=a-512;

if a<=255 %正数
   b=a
else   %a>255负数
   b=a-512
end

也就是0表示正数0,255表示正数255,

256表示负数-256,257表示-255,511表示-1。

这个9bit 带符号位可以表示-256~255

a=1:511;
b=zeros(1,length(a));
for ii=1:length(a)
if a(ii)<=255 %正数
   b(ii)=a(ii);
else   %a>255负数
   b(ii)=a(ii)-512;
end
end

上面代码可完全说明。



THE END~


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