模拟和数字转换/有符号和无符号量
< 模拟和数字转换
任何数字都可以只使用“位”（数字 0 和 1）来表示；例如，二进制数 1101 表示十三。这些位按顺序排列，表示二的升幂。
最右边的位称为“最低有效位”（LSB），因为它表示 2 的最低次幂 1；最左边的位称为“最高有效位”（MSB），因为它表示 2 的最高次幂。
无符号数以一种简单的方式表示，LSB 在最右边，MSB 在最左边。无符号数总是正数（或零），因为它们没有用于表示负数的符号。
为了表示负数，我们需要实现有符号数。有两种通用的方案来表示有符号数：符号大小或补码。还有一些其他方案，例如补码，但我们在这里不讨论它们。有关此主题的更多信息，请参见数字电路的相关部分。
符号大小数与无符号数相同，只是增加了一个“符号位”。如果符号位为 0，则该数为正；如果符号位为 1，则该数为负。
实现补码所需的数字逻辑比符号大小表示要简单得多。因此，大多数计算机以补码格式存储值。补码遵循以下规则
- 一半的数字是正数，从 0 到 (N/2)−1，其中 N 是使用位数可以表示的值的数量（包括零）。如果我们有 n 位，则此值为
- 负数是通过反转正数的位，然后加 1 来获得的。
例如，如果我们在四位补码数中拥有数字 5（0101），我们可以通过反转该数字（1010）并加 1（1011）来获得 -5 的表示。
要获得负数的正值，我们逆转该过程。
例如，4 位有符号数（3 个数据位 + 1 个符号位）是
0111 = +7 0110 = +6 0101 = +5 0100 = +4 0011 = +3 0010 = +2 0001 = +1 0000 = +0 1111 = −1 1110 = −2 1101 = −3 1100 = −4 1011 = −5 1010 = −6 1001 = −7 1000 = −8
- 问) 你不是几页前才告诉我 1101 代表十三吗？
是的。它也可以代表很多其他东西。位 1101 形成一个位模式，可以解释为任何东西。当我们谈论无符号算术时，1101 在十进制数中是“13”。当我们谈论有符号算术时，1101 可能意味着 −3，如果我们正在进行 4 位有符号算术。
- 在 16 位有符号算术中，1101 是 13
- 在符号大小表示中，1101 是 −5。
- 在补码中，1101 是 −4
- 重要的是要注意，单个位模式可能具有不同的含义，具体取决于您的解释方式。因此，保持解释一致非常重要。
另一种类型的二进制数称为“浮点数”。这些数字允许使用位来表示分数量。浮点数超出了本书的范围，但请记住，某些采样器以浮点格式输出值。