Shift Operators

جزء من قسم الأساسيات في رحلة Verilog على Coddy. الدرس 26 من 90.

تنقل معاملات Shift قيمة bits إلى left أو right داخل متجه.

معاملات Shift المتاحة

المعامل	العملية	الوصف
`<<`	إزاحة left منطقية	تزيح bits إلى left، وتملؤها بالأصفار
`>>`	إزاحة right منطقية	تزيح bits إلى right، وتملؤها بالأصفار
`<<<`	إزاحة left حسابية	مثل الإزاحة left المنطقية
`>>>`	إزاحة right حسابية	تزيح إلى right، وتحافظ على bit الإشارة sign

كيفية عملها

الإزاحة إلى اليسار (<strong><<</strong>):

8'b00001010 << 2 = 8'b00101000

تتحرك البتات إلى اليسار. تمتلئ الجهة اليمنى بالأصفار.

الإزاحة إلى اليمين (<strong>>></strong>):

8'b00001010 >> 2 = 8'b00000010

تتحرك البتات إلى اليمين. تملأ الأصفار الجانب الأيسر.

مثال على الكود

module shift_demo;
  reg [7:0] original, left_shift, right_shift;
  
  initial begin
    original = 8'b00001010;
    
    left_shift  = original << 2;   // 00001010 → 00101000
    right_shift = original >> 2;   // 00001010 → 00000010
    
    $display("original   = %b", original);
    $display("<< 2       = %b", left_shift);
    $display(">> 2       = %b", right_shift);
    $finish;
  end
endmodule

الناتج:

original   = 00001010
<< 2       = 00101000
>> 2       = 00000010

الإزاحة الحسابية إلى اليمين (`>>>`)

بالنسبة إلى الأعداد signed، تحافظ الإزاحة الحسابية إلى اليمين على بت الإشارة:

reg signed [7:0] a;
a = -5;                // 11111011
a >>> 2 = 11111110     // لا يزال سالبًا

الإزاحة المنطقية (>>) ستملأ بالأصفار وستفقد الإشارة.

الاستخدامات الشائعة

الضرب في قوة للعدد 2 (إزاحة إلى اليسار):

x << 1    // اضرب في 2
x << 2    // اضرب في 4
x << 3    // اضرب في 8

القسمة على قوة للعدد 2 (الإزاحة إلى اليمين):

x >> 1    // اقسم على 2
x >> 2    // اقسم على 4
x >> 3    // اقسم على 8

Extract حقلًا:

// احصل على البتات 5-2 من قيمة 8 بت
field = (data >> 2) & 4'b1111;

التحدي

اكتب تعبيرات الإزاحة الصحيحة لكل مهمة.

ما يجب فعله:

أزِح a إلى اليسار بمقدار 3 بتات وخزّنها في left_result
أزِح a إلى اليمين بمقدار 1 بت وخزّنها في right_result
أزِح b إلى اليمين بمقدار 2 بت (حسابيًا) وخزّنها في arith_result

جرّب بنفسك

module shift_challenge;
  reg [7:0] a;
  reg signed [7:0] b;
  reg [7:0] left_result, right_result;
  reg signed [7:0] arith_result;
  
  initial begin
    a = 8'b00010001;
    b = -8'sd16;       // 11110000 في النظام الثنائي
    
    left_result  = ______;   // إزاحة a لليسار بمقدار 3 بتات
    right_result = ______;   // إزاحة a لليمين بمقدار 1 بت
    arith_result = ______;   // إزاحة b لليمين بمقدار 2 بت (حسابية)
    
    $display("a = %b", a);
    $display("a << 3 = %b", left_result);
    $display("a >> 1 = %b", right_result);
    $display("b = %b", b);
    $display("b >>> 2 = %b", arith_result);
    $finish;
  end
endmodule