Операторы сдвига

Часть раздела Основы путешествия по Verilog на Coddy. Урок 26 из 90.

Операторы сдвига перемещают bits влево или вправо внутри вектора.

Доступные операторы сдвига

Оператор	Операция	Описание
`<<`	Логический сдвиг влево	Сдвигает bits влево, заполняет нулями
`>>`	Логический сдвиг вправо	Сдвигает bits вправо, заполняет нулями
`<<<`	arithmetic сдвиг влево	То же, что и логический сдвиг влево
`>>>`	arithmetic сдвиг вправо	Сдвигает вправо, сохраняет бит sign

Как они работают

Сдвиг влево (<strong><<</strong>):

8'b00001010 << 2 = 8'b00101000

Биты перемещаются влево. Справа добавляются нули.

Сдвиг вправо (<strong>>></strong>):

8'b00001010 >> 2 = 8'b00000010

Биты перемещаются вправо. Слева добавляются нули.

Пример кода

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

Вывод:

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

Арифметический right Shift (`>>>`)

Для signed чисел арифметический right Shift сохраняет бит sign:

reg signed [7:0] a;
a = -5;                // 11111011
a >>> 2 = 11111110     // Всё ещё отрицательное

Логический сдвиг (>>) заполнил бы нулями и потерял бы знак.

Распространённые применения

Умножение на степень 2 (сдвиг влево):

x << 1    // Умножить на 2
x << 2    // Умножить на 4
x << 3    // Умножить на 8

Деление на степень 2 (сдвиг вправо):

x >> 1    // Разделить на 2
x >> 2    // Разделить на 4
x >> 3    // Разделить на 8

Извлечь field:

// Получить биты 5-2 из 8-битного значения
field = (data >> 2) & 4'b1111;

Задание

Запишите правильные выражения сдвига для каждой задачи.

Что нужно сделать:

Сдвиньте a влево на 3 бита и сохраните результат в left_result
Сдвиньте a вправо на 1 бит и сохраните результат в right_result
Сдвиньте b вправо на 2 бита (арифметически) и сохраните результат в arith_result

Попробуйте сами

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 в двоичном виде
    
    left_result  = ______;   // Сдвинуть a влево на 3 бита
    right_result = ______;   // Сдвинуть a вправо на 1 бит
    arith_result = ______;   // Сдвинуть b вправо на 2 бита (арифметический)
    
    $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