Shift Operators

Parte da seção Fundamentos do Journey de Verilog da Coddy. Lição 26 de 90.

Os operadores de deslocamento movem bits para a esquerda ou para a direita dentro de um vetor.

Operadores de deslocamento disponíveis

Operador	Operação	Descrição
`<<`	Deslocamento lógico para a esquerda	Desloca bits para a esquerda, preenche com zeros
`>>`	Deslocamento lógico para a direita	Desloca bits para a direita, preenche com zeros
`<<<`	Deslocamento aritmético para a esquerda	Igual ao deslocamento lógico para a esquerda
`>>>`	Deslocamento aritmético para a direita	Desloca para a direita, preserva o bit de sign

Como eles funcionam

Deslocamento à esquerda (<strong><<</strong>):

8'b00001010 << 2 = 8'b00101000

Os bits se movem para a esquerda. Zeros preenchem o lado direito.

Deslocamento à direita (<strong>>></strong>):

8'b00001010 >> 2 = 8'b00000010

Os bits se movem para a direita. Zeros preenchem o lado esquerdo.

Exemplo de código

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

Saída:

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

Deslocamento aritmético para a direita (`>>>`)

Para números signed, o deslocamento aritmético para a direita preserva o bit de sinal:

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

O deslocamento lógico (>>) preencheria com zeros e perderia o sinal.

Usos comuns

Multiplicar por potência de 2 (deslocamento para a esquerda):

x << 1    // Multiplica por 2
x << 2    // Multiplica por 4
x << 3    // Multiplica por 8

Dividir por potência de 2 (deslocamento para a direita):

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

Extraia um campo:

// Obtém os bits 5-2 de um valor de 8 bits
field = (data >> 2) & 4'b1111;

Desafio

Escreva as expressões de deslocamento corretas para cada tarefa.

O que fazer:

Desloque a 3 bits para a esquerda e armazene em left_result
Desloque a 1 bit para a direita e armazene em right_result
Desloque b 2 bits para a direita (aritmético) e armazene em arith_result

Experimente você mesmo

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 em binário
    
    left_result  = ______;   // Desloca a para a esquerda em 3 bits
    right_result = ______;   // Desloca a para a direita em 1 bit
    arith_result = ______;   // Desloca b para a direita em 2 bits (aritmético)
    
    $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