Вычитание двоичных чисел

Сложение двоичных чисел

Двоичные числа складываются по правилам, приведенным в таблице:

Пример:

Сложить два числа 11110010 и 10101010

₊ 11110010

Вычитание двоичных чисел

Вычитания двоичных чисел заменим сложением. Сначала преобразуем вычитаемое в дополнительный код. Для получения дополнительного кода, сначала инвертируем число, а потом к нему прибавим двоичную единицу. Инвертировать число, значит, записать его в обратном коде, т. е. там, где были единицы записать 0, а где были нули - записать единицы. Операцию инвертирования обозначим добавлением к числу частицы NOT. NOT10101010 = 01010101. К обратному коду прибавим 1 и получим: 1010110 (первый ноль можно опустить). 10101100 - это дополнительный код числа 10101010.

Пример 1:
11110010-10101010?

• Получим обратный код not10101010=10101010
• Дополнительный код:
  10101010+1=10101011
• Сложим 11110010+1010110=1001000 (старший разряд отбрасываем, так как разрядность результата должна быть равна 8 двоичным разрядам, как уменьшаемое и ведущий ноль не пишем).

Пример 2:
110 - 11?

Если разрядность вычитаемого меньше, чем разрядность уменьшаемого, то к вычитаемому надо сначала слева дописать недостающие нули, чтобы разрядности чисел были одинаковыми, а потом получать его обратный код.

• Допишем ноль слева 11 = 011
• NOT011 = 100
• Дополнительный код 100 + 1 = 101
• Сложим 110 + 101 = 1011, старшую единицу отбрасываем, т. к. сохраняем разрядность уменьшаемого, ноль в начале числа можно не писать.
• Ответ 110 - 11 = 11

Еще один интересный способ выполнения вычитания связан с понятием дополнительного кода, который позволяет свести вычитание к сложению. Получается число в дополнительном коде исключительно просто, берём число, заменяем нули на единицы, единицы наоборот заменяем на нули и к младшему разряду добавляем единицу. Например, 10010, в дополнительном коде будет 011011.

Правило вычитания через дополнительный код утверждает, что вычитание можно заменить на сложение если вычитаемое заменить на число в дополнительном коде.

Пример: 34 - 22 = 12

Запишем этот пример в двоичном виде. 100010 - 10110 = 1100

Дополнительный код числа 10110 будет такой

01001 + 00001 = 01010. Тогда исходный пример можно заменить сложением так 100010 + 01010 = 101100 Далее необходимо отбросить одну единицу в старшем разряде. Если это сделать то, получим 001100. Отбросим незначащие нули и получим 1100, то есть пример решён правильно.

Дополнительный код (представление числа)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Это версия страницы, ожидающая проверки. Последняя подтверждённая версия датируется 21 января 2010.

Дополнительный код (англ. two’s complement, иногда twos-complement) — наиболее распространённый способ представления отрицательных целых чисел в компьютерах. Он позволяет заменить операцию вычитания на операцию сложения и сделать операции сложения и вычитания одинаковыми для знаковых и беззнаковых чисел, чем упрощает архитектуру ЭВМ. Дополнительный код отрицательного числа можно получить инвертированием модуля двоичного числа (первое дополнение) и прибавлением к инверсии единицы (второе дополнение). Либо вычитанием числа из нуля.

Дополнительный код (дополнение до 2) двоичного числа получается добавлением 1 к младшему значащему разряду его дополнения до 1. ^[1]

Дополнение до 2 двоичного числа определяется как величина полученная вычитанием числа из наибольшей степени двух (из 2^N для N-битного дополнения до 2).^[2]