معاملات الإزاحة

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

تقوم معاملات الإزاحة (Shift operators) بتحريك البتات إلى اليسار أو اليمين داخل المتجه.

معاملات الإزاحة المتاحة

المعامل	العملية	الوصف
`<<`	إزاحة منطقية لليسار	تزيح البتات إلى اليسار، وتملأ بأسفار
`>>`	إزاحة منطقية لليمين	تزيح البتات إلى اليمين، وتملأ بأسفار
`<<<`	إزاحة حسابية لليسار	نفس الإزاحة المنطقية لليسار
`>>>`	إزاحة حسابية لليمين	تزيح إلى اليمين، وتحافظ على بت الإشارة (sign bit)

كيف تعمل

الإزاحة لليسار (<strong><<</strong>):

8'b00001010 << 2 = 8'b00101000

تتحرك البتات (bits) إلى اليسار. وتملأ الأصفار الجانب الأيمن.

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

8'b00001010 >> 2 = 8'b00000010

تتحرك الـ bits نحو اليمين. وتملأ 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 إلى اليمين الحسابية (`>>>`)

بالنسبة للأرقام الموقعة (signed)، تحافظ الإزاحة إلى اليمين الحسابية على بت الإشارة (sign bit):

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

الإزاحة المنطقية (>>) ستملأ بالأصفار وتفقد الإشارة.

الاستخدامات الشائعة

الضرب في القوة 2 (الإزاحة 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

استخراج حقل:

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

التحدي

اكتب تعبيرات الإزاحة الصحيحة لكل مهمة.

الخطوات المطلوبة:

قم بإزاحة a للـ left بمقدار 3 bits واحفظ النتيجة في left_result
قم بإزاحة a للـ right بمقدار 1 bit واحفظ النتيجة في right_result
قم بإزاحة b للـ right بمقدار 2 bits (إزاحة حسابية arithmetic) واحفظ النتيجة 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 إلى اليسار بمقدار 3 بتات
    right_result = ______;   // إزاحة a إلى اليمين بمقدار 1 بت
    arith_result = ______;   // إزاحة b إلى اليمين 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