Логический сдвиг

Логический сдвиг

Би́товый сдвиг — изменение позиций битов в слове на одну и ту же величину.

В основной своей массе компьютеры не могут напрямую адресовать биты, которые содержатся группами по 8, 16, 32 битов в словах. Для обеспечения работы с битами существует множество команд, к которым относятся и сдвиги: Все сдвиги похожи друг на друга поведением средних битов: они просто сдвигаются влево или вправо на определённую величину. И различаются поведением крайних битов: одного, который уходит из слова, и второго, который должен появиться в слове.

Содержание

Логический сдвиг

Логический сдвиг влево
Логический сдвиг вправо

Сдвиг, при котором уходящий бит уходит, не влияя на оставшееся биты, а на место появившегося бита записывается бит 0.

Пример работы операции сдвига:

Пусть у нас есть число 10101010b (в двоичной системе).
Если сделать сдвиг влево на 1 бит, то получим число 01010100b
Если сделать сдвиг вправо на 1 бит, то получим число 01010101b

В большинстве процессоров уходящий бит сохраняется в флаге переноса. Эта функция широко используется при работе с многобайтовыми числами.

Арифметический сдвиг

Арифметический сдвиг влево
Арифметический сдвиг вправо

При этом сдвиге слово рассматривается не просто как группа битов, а как целое число в дополнительном коде. При сдвиге влево ведёт себя как логический сдвиг, при сдвиге вправо: уходящий бит уходит, не влияя на оставшееся биты, а на место появившегося бита устанавливается бит, соответствующий знаку.

Пример работы операции сдвига:

Пусть у нас есть число 11111010b=−6 (в двоичной системе).
Если сделать сдвиг влево на 1 бит, то получим число 11110100b=−12
Если сделать сдвиг вправо на 1 бит, то получим число 11111101b=−3

Легко заметить, что при арифметическом сдвиге сдвиг влево соответствует умножению на 2, а сдвиг вправо делению на 2 (в общем случае — на основание системы счисления). Исключение: −1 >>a 1 = −1 (в общем случае это относится к числам от −1 до −p+1, где p — основание системы счисления).

Схемотехническая реализация операций сдвига очень проста. Именно поэтому эти операции рекомендуют использовать для операций умножения и деления целых чисел на числа равные степени 2 (2, 4, 8, 16, 32, 64 и т. д.).

Циклический сдвиг

Циклический сдвиг влево
Циклический сдвиг вправо

При этом сдвиге уходящий бит появляется на месте появившегося.

Пример работы операции сдвига:

Пусть у нас есть число 11111010b (в двоичной системе).
Если сделать сдвиг влево на 1 бит, то получим число 11110101b
Если сделать сдвиг вправо на 1 бит, то получим число 01111101b


Циклический сдвиг через бит переноса

Циклический сдвиг влево через бит переноса
Циклический сдвиг вправо через бит переноса

В архитектуру многих процессоров входит флаг переноса в следующий разряд (например, cf на n+1)-битным числом, состоящим из регистра и флага переноса.

Например, если у нас в регистре число 11111010b, флаг переноса равен 0:

После сдвига влево на 1 бит: в регистре 11110100b, флаг переноса равен 1
После сдвига вправо на 1 бит: в регистре 01111101b, флаг переноса равен 0

Операция циклического сдвига через бит переноса используется при работе с многобайтовыми числами. В частности, чтобы сдвинуть вправо на 1 бит длинное число, нужно очистить[1] cf (в случае деления числа со знаком нужно записать в cf старший бит старшего слова) и циклически сдвинуть на единицу через cf каждое слово, начиная с верхнего. Например, пусть у нас есть число 011000111100b, занимающее три 4-битных слова:

Было:              HI=0110, MED=0011, LO=1100, cf=0
После сдвига HI:   HI=0011, MED=0011, LO=1100, cf=0
После сдвига MED:  HI=0011, MED=0001, LO=1100, cf=1
После сдвига LO:   HI=0011, MED=0001, LO=1110, cf=0

Сдвиги через регистр флагов более чем на 1 бит практически не используются.

Примечания

  1. Можно вместо очистки флага для первого обрабатываемого слова использовать арифметический\логический сдвиг, если он присваивает флагу cf значение вышедшего бита.

Источник



Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Логический сдвиг" в других словарях:

  • Битовый сдвиг — Битовый сдвиг  изменение позиций битов в слове на одну и ту же величину. Большинство компьютеров не могут напрямую адресовать биты, которые содержатся группами по 8, 16, 32 или 64 битов в словах. Для обеспечения работы с битами существует… …   Википедия

  • Побитовый сдвиг — Битовый сдвиг  изменение позиций битов в слове на одну и ту же величину. В основной своей массе компьютеры не могут напрямую адресовать биты, которые содержатся группами по 8, 16, 32 битов в словах. Для обеспечения работы с битами существует… …   Википедия

  • Инвертор (логический элемент) — Битовые операции, иногда также булевы или логические операции[1] операции над битами, применяемые в программировании и цифровой технике, изучаемые в дискретной математике и математической логике. Содержание 1 Введение 1.1 …   Википедия

  • Битовые операции — Не следует путать с булевой функцией. Битовая операция в программировании  некоторые операции над цепочками битов. В программировании, как правило, рассматриваются лишь некоторые виды этих операций: логические побитовые операции и… …   Википедия

  • Битовая операция — Битовые операции, иногда также булевы или логические операции[1] операции над битами, применяемые в программировании и цифровой технике, изучаемые в дискретной математике и математической логике. Содержание 1 Введение 1.1 …   Википедия

  • Булевы операции — Битовые операции, иногда также булевы или логические операции[1] операции над битами, применяемые в программировании и цифровой технике, изучаемые в дискретной математике и математической логике. Содержание 1 Введение 1.1 …   Википедия

  • Verilog — Класс языка: Язык описания аппаратуры Появился в: 1983 1984 Автор(ы): Phil Moorby, Prabhu Goel Расширение файлов: .v Verilog, Verilog HDL (англ. Verilog Hardwar …   Википедия

  • XTEA — Создатель: Дэвид Уилер и Роджер Нидхэм Создан: 1997 г …   Википедия

  • Camellia (алгоритм) — У этого термина существуют и другие значения, см. Camellia (значения). Camellia Создатель: Mitsubishi, NTT Создан: 2000 г. Опубликован: 2000 г. Размер ключа: 128, 192 или 256 бит Размер блока: 128 бит Число раундов …   Википедия

  • Код Грея — 2 битный код Грея 00 01 11 10 3 битный код Грея 000 001 011 010 110 111 101 100 4 битный код Грея 0000 0001 0011 0010 0110 0111 0101 0100 1100 1101 1111 1110 1010 1011 1001 1000 Код Грея  система счисления, в которой два соседних значения… …   Википедия


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»