معاملات الإزاحة

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

تنقل معاملات الإزاحة البتات إلى اليسار أو اليمين داخل متجه.

معاملات الإزاحة المتاحة

المعامل	العملية	الوصف
`<<`	إزاحة منطقية إلى اليسار	تنقل البتات إلى اليسار وتملأ المواضع بأصفار
`>>`	إزاحة منطقية إلى اليمين	تنقل البتات إلى اليمين وتملأ المواضع بأصفار
`<<<`	إزاحة حسابية إلى اليسار	مثل الإزاحة المنطقية إلى اليسار
`>>>`	إزاحة حسابية إلى اليمين	تنقل البتات إلى اليمين وتحافظ على بت الإشارة

كيف تعمل

الإزاحة إلى اليسار (<<):

8'b00001010 << 2 = 8'b00101000

تتحرك البتات إلى اليسار. تملأ الأصفار الجانب الأيمن.

الإزاحة إلى اليمين (>>):

8'b00001010 >> 2 = 8'b00000010

تتحرك البتات إلى اليمين. وتملأ الأصفار الجانب الأيسر.

مثال على الشيفرة

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 ذات الإشارة، تحافظ الإزاحة الحسابية إلى اليمين على بت الإشارة:

reg signed [7:0] a;
a = -5;                // 11111011
a >>> 2 = 11111110     // Still negative

الإزاحة المنطقية (>>) ستملأ بالأصفار وتفقد الإشارة.

الاستخدامات الشائعة

الضرب في قوة للعدد 2 (الإزاحة إلى اليسار):

x << 1    // Multiply by 2
x << 2    // Multiply by 4
x << 3    // Multiply by 8

القسمة على قوة للعدد 2 (إزاحة إلى اليمين):

x >> 1    // Divide by 2
x >> 2    // Divide by 4
x >> 3    // Divide by 8

استخراج حقل:

// Get bits 5-2 from an 8-bit value
field = (data >> 2) & 4'b1111;

التحدي

اكتب تعبيرات الإزاحة الصحيحة لكل مهمة.

ما المطلوب:

أزِح a إلى اليسار بمقدار 3 بتات وخزّن النتيجة في left_result
أزِح a إلى اليمين بمقدار 1 بت وخزّن النتيجة في right_result
أزِح b إلى اليمين بمقدار 2 بت (إزاحة حسابية) وخزّن 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 بالنظام الثنائي
    
    left_result  = ______;   // أزِح a إلى اليسار بمقدار 3 بتات
    right_result = ______;   // أزِح a إلى اليمين بمقدار 1 بت
    arith_result = ______;   // أزِح b إلى اليمين بمقدار 2 بتات (إزاحة 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