以有符号整数或二进制数字表示
零被视为正号
和
1 被视为负号。
例如 ：-
1000 0000 0000 0110 = -6
0000 0000 0000 0110 = 6
但在脉冲形式中，1 被视为正，而 0 被视为中性。
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为什么？这背后有什么逻辑吗？
是否可以以相反的方式处理它，即 1 为正号，0 为负号
答案1
您最初的断言并不正确，对于绝大多数使用“二进制补码算法”的常见 CPU 架构来说并非如此。
在 2 的补码运算中，如果高位为 1，则表示负数；但如果高位为 0，则不表示正数。它表示非负。差异很微妙，但很重要。数字可能是零，也可能是正数。
在 2 的补码中，数字刻度如下所示 - 为简单起见，我将使用八位整数：
二进制 有符号 无符号 0111111111127127 01111110126126 ... 00000011 3 3 00000010 2 2 00000001 1 1 00000000 0 0 11111111 -1 255 11111110 -2 254 ... 10000010 -126 130 10000001 -127 129 10000000 -128 128
在这个系统中，要对一个数字取反（算术取反），也就是将其乘以 -1：首先取反所有位，然后加 1。因此，如果我们从 1 开始，然后取反所有位，我们将得到 11111110。加 1，我们得到 11111111。如上所述。请注意，如果我们再次执行此操作，我们将得到 00000001，正如我们应该得到的那样。
计算机使用这个系统是因为它使加法、减法等算术逻辑变得非常简单：相同的逻辑（简单的二进制加法器；你只需添加所有位，包括符号位）适用于有符号数和无符号数。请注意，在该范围内的任何数字上加 1 都会得到正确答案……溢出情况除外：如果你将数字解释为有符号的，则将 1 加到 127 上会得到 -128。但溢出和进位等通常由条件标志或异常捕获。
二进制补码的一个奇怪特点是负数比正数多一个……因为零既不是负数也不是正数。因此，使用带符号的八位，我们可以表示 -128，但不能表示 +128。+127 是最高正数。这不是什么大问题。
一些历史计算机（CDC 3000 和 6000 系列，以及一些旧的 Univac 大型机；我不知道当代的例子）已经使用“一的补码”。在一的补码中，要反转数字，只需翻转位。这会产生与上面几乎相同的比例，只是负数从 -127 变为... -0！没错，在一的补码机器中，有两个零：正零和负零。这使得算术通常更加复杂。负零通常会在某个时候转换为正数。
您可能认为它应该更像“有符号的幅度”，这类似于我们通常写数字的方式。例如 -2 将是 10000002。您会注意到，向其添加 1 并不能为您提供 -1 的正确有符号的幅度表示。相反，它会给出 -3。这使得算术变得更加复杂，这就是为什么它不被使用的原因。
答案2
这其实相当复杂。从某种程度上来说，答案是“因为我们需要某种标准”：如果你开发一个新系统，那么让它以与旧系统相同的方式运行要容易得多，这样你就可以更轻松地与旧系统交互。然而，在某些情况下，还有更深层次的原因。
在本文中，我将假设整数为 8 位。使用不同的位数时，原理应该相同。
电脉冲
这里只有两个值，我们称哪个为“零”，哪个为“一”并不重要。事实上，没有理由称它们为“零”和“一”。例如，USB 使用“J”和“K”，并且一些 USB 设备使用与其他设备相反的约定来实际传输信号。
整数编码
实际上，有几种方法可以对整数进行编码。您在问题中展示的方法称为“带符号的数值”。它与我们在日常生活中写数字的方式非常相似：我们可能有一个减号，然后我们写出数字。在这种情况下，减号（或加号）只是第一位的值。
但是，并非所有数字都是有符号的。如果我要对工厂今天生产的小部件数量进行编码，我想使用无符号数（除非我有时会销毁工厂中的小部件）。在这种情况下，让 表示0000 0110我当天生产了六个小部件才是合理的。
如果您同时使用有符号数和无符号数，那么如果它们之间的转换尽可能简单就好了。如果在两种情况下相同的位代表相同的数字，则转换会更容易，因此0000 0110即使我们使用有符号整数，我们也希望表示六。这导致前导1为负数，前导0为正数。
二进制补码
但是现在很少有系统真正使用有符号整数。有符号整数有许多问题，包括0000 0000和1000 0000表示同一件事（零）。相反，大多数系统使用所谓的“二进制补码”来表示有符号整数。它以相同的方式表示正数（以零为前导，其他位与无符号数相同），但以不同的方式表示负数。对于无符号的八位数，最高有效位是 128 位；对于二进制补码八位数，它是负 128 位。因此，1000 0000为负 128，1000 0001为负 128 + 1 = 负 127，一直到1111 1111，为负一。
这似乎是一种表示有符号整数的奇怪方法，但与更明显的有符号幅度相比，它有许多优点。首先，它解决了我之前提到的零有两种表示方法的问题。其次，您可以使用与添加无符号数相同的电路来添加数字，并且假设没有溢出（即使有溢出，也更容易处理），它将正确运行。有符号幅度则不然。
结论
有很多方法可以表示有符号数; 有符号幅度和二进制补码只是其中两种比较流行的方法。从某种意义上说，使用哪种方法并不重要；理论上，你可以发明你自己的方法（没有列出来）（或者只使用符号位反转的有符号幅度），并制造使用它的整台计算机。但这很可能不是一个好主意，因为如果你想与另一台计算机共享数据，你需要转换成不同的格式。我们最终可能会使用有符号幅度整数作为我们的标准（就像我们在浮点数字)，那么对于大多数新计算机来说，最佳选择可能就是做同样的事情。但是，这种选择并不是完全随意的，有充分的理由让正整数使用前导零而不是前导一（例如与无符号数一致）。
答案3
这是一个任意的标准签整数。查看较小的有符号字节，其中 00000000 到 01111111 被视为正整数，最高位在设置时使它们为负数，范围从 -127 到 127（基数为 10），零编码前导位设置或不设置。相同的位模式还编码未签名数字 0 到 255，因此它只是一个让程序员能够理解其他人工作的标准。参见http://en.wikipedia.org/wiki/Signed_number_representations有关有符号数表示的信息。
你可以发明自己的有符号数标准，但这会导致混乱。在某些语言中，布尔真的被视为 00000001，在其他语言（例如 VB）中则为 10000001，而在其他语言中则是除零以外的任何值。这只是在翻译程序语言时需要警惕的另一个陷阱。