已知 x = (35)/(64), y = -(37)/(64), 机器的字长为 8 位, 用变形补码计算 [x-y]_8 并判断结果的溢出情况。
已知 $x = \frac{35}{64}$, $y = -\frac{37}{64}$, 机器的字长为 8 位, 用变形补码计算 $[x-y]_8$ 并判断结果的溢出情况。
题目解答
答案
我们来逐步解决这个题目:
题目信息:
- $ x = \frac{35}{64} $
- $ y = -\frac{37}{64} $
- 字长为 8 位(即机器中用 8 位来表示数)
- 要求:用变形补码计算 $[x - y]_8$,并判断是否溢出。
第一步:理解变形补码
变形补码(也叫双符号位补码)是一种在定点数运算中用于检测溢出的编码方式。它使用两个符号位:
- 正数:符号位为
00 - 负数:符号位为
11
在变形补码中,数值部分用补码表示,符号位用两个相同的位表示。
第二步:将 $x$ 和 $y$ 转换为 8 位变形补码表示
我们先将 $x = \frac{35}{64}$ 和 $y = -\frac{37}{64}$ 转换为二进制小数,再转换为 8 位变形补码。
1. 将 $x = \frac{35}{64}$ 转换为二进制
$\frac{35}{64} = 0.546875$
我们将其转换为二进制小数:
$0.546875 = 0.100011_2$
补足 8 位(包括符号位):
$x = 0.1000110_2$
变形补码表示为:
- 符号位为
00 - 数值部分为
1000110
所以:
$[x]_{变形补码} = 00\ 1000110$
2. 将 $y = -\frac{37}{64}$ 转换为二进制
$\frac{37}{64} = 0.578125 \Rightarrow -\frac{37}{64} = -0.578125$
转换为二进制小数:
$-0.578125 = -0.1001010_2$
补码表示为:
$[-0.1001010]_{补码} = 1.0110110_2$
变形补码表示为:
- 符号位为
11 - 数值部分为
0110110
所以:
$[y]_{变形补码} = 11\ 0110110$
第三步:计算 $[x - y]_8$
我们要求的是:
$[x - y]_8 = [x]_{变形补码} + [-y]_{变形补码}$
所以,我们需要先求出 $[-y]_{变形补码}$
1. 求 $[-y]_{变形补码}$
由于 $y = -0.1001010_2$,所以:
$-y = 0.1001010_2$
其变形补码为:
- 符号位为
00 - 数值部分为
1001010
所以:
$[-y]_{变形补码} = 00\ 1001010$
2. 计算 $[x] + [-y]$
$[x] = 00\ 1000110 \\ [-y] = 00\ 1001010$
进行二进制加法:
00 1000110
+ 00 1001010
-------------
01 0010000
注意:这是 8 位变形补码,所以结果是:
$[x - y]_8 = 01\ 0010000$
第四步:判断溢出
在变形补码中,溢出的判断方法是看两个符号位是否一致:
- 正确结果的符号位应为
00(正数)或11(负数) - 如果结果是
01或10,说明溢出
我们得到的结果是:
$[x - y]_8 = 01\ 0010000$
符号位为 01,说明溢出。
第五步:解释溢出原因
我们计算的是:
$x - y = \frac{35}{64} - (-\frac{37}{64}) = \frac{35 + 37}{64} = \frac{72}{64} = 1.125$
而 8 位变形补码能表示的最大正数是:
$1 - 2^{-7} = 0.9921875$
所以 $1.125 > 0.9921875$,超出了表示范围,因此溢出。
最终答案:
$\boxed{[x - y]_8 = 01\ 0010000,\quad \text{溢出}}$
如有需要,我也可以提供数值的十进制还原结果。
解析
本题主要考察变形补码(双符号位补码)的计算及溢出判断,具体步骤如下:
1. 变形补码基础
变形补码用两位符号位表示:正数为00,负数为11,数值部分采用补码形式。8位变形补码中,前两位是符号位,后6位是数值位(因$x,y$是小数,需转换为二进制小数)。
2. 转换$x$和$y$为变形补码
-
$x=\frac{35}{64}$:
$\frac{35}{64}=0.100011_2$,补足6位数值位为$0.1000110$,符号位为00,故:
$[x]_{变形补码}=00\ 1000110$。 -
$y=-\frac{37}{64}$:
$\frac{37}{64}=0.1001010_2$,$-0.1001010$的补码为$1.0110110$(末位加1),符号位为11,故:
$[y]_{变形补码}=11\ 0110110$。
3. 计算$[x-y]_8=[x]_{变形补码}+[-y]_{变形补码}$
-
求$[-y]_{变形补码}$:
$y=-0.1001010$,则$-y=0.1001010$,符号位00,数值位$1001010$,故:
$[-y]_{变形补码}=00\ 1001010$。 -
二进制加法:
$00\ 1000110 + 00\ 1001010 = 01\ 0010000$(符号位相加:$00+00=00$,数值位相加产生进位$1$,最终符号位为$01$)。
4. 溢出判断
变形补码中,符号位为01(正溢出)或10(负溢出)表示溢出。此处结果符号位为01,且$x-y=\frac{72}{64}=1.125>0.9921875$(8位变形补码最大正数),超出表示范围,故溢出。