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Digitaltechnik

Binär rechnen

Addition, Subtraktion und Zweierkomplement mit Rechenweg

Rechenart
Bitbreite

Leerzeichen und Unterstriche als Trenner sind erlaubt.

Ergebnis

Freie Bitbreite, ohne Vorzeichen.

Binär
10001
Dezimal
17
Hexadezimal
11

Rechenweg

  1. Beide Zahlen als 4-stellige Binärzahlen rechtsbündig untereinander schreiben.

    a = 1011  (11)
    b = 0110  (6)
  2. Spaltenweise von rechts addieren: 0 + 0 = 0, 0 + 1 = 1, 1 + 1 = 0 Übertrag 1, 1 + 1 + 1 = 1 Übertrag 1. Der Übertrag wandert in die nächste Spalte links und steht in der Zeile „Übertrag“.

    Übertrag 1 1 1
               1 0 1 1
           +   0 1 1 0
             ─────────
             1 0 0 0 1
  3. Der Übertrag aus der vordersten Spalte wird zur neuen höchsten Stelle.

    1011 + 110 = 10001
  4. Probe im Dezimalsystem.

    11 + 6 = 17

So wird gerechnet

Binär rechnet man wie im Dezimalsystem, nur mit den Ziffern 0 und 1: 1 + 1 = 10, also 0 und Übertrag 1. Mit fester Bitbreite werden nur die unteren n Bit gespeichert. Mit Vorzeichen gilt das höchste Bit als Vorzeichen; negative Zahlen stehen im Zweierkomplement (alle Bits umkehren, dann 1 addieren). Dadurch wird Subtraktion zur Addition: a − b = a + Zweierkomplement von b.

Der Übertrag (Carry) ist das Bit, das links aus der Bitbreite herausfällt; vorzeichenlos bedeutet er ein zu großes Ergebnis. Bei Rechnung mit Vorzeichen zählt dagegen der Überlauf (Overflow): Er tritt auf, wenn zwei Zahlen gleichen Vorzeichens addiert werden und das Ergebnis das andere Vorzeichen hat. Gerechnet wird mit BigInt, also ohne Rundung; die Division ist ganzzahlig mit Rest.

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