Стволовый переключатель

Схема 4-битного рычажного переключателя с перекладиной. 'x' обозначает входные биты, а y обозначает выходные биты.

A цилиндрический сдвигатель - это цифровая схема, которая может сдвигать слово данных на указанное количество бит без использования какой-либо последовательной логики, только чистая комбинационная логика. Один из способов реализовать это - как последовательность мультиплексоров, где выход одного мультиплексора соединен со входом следующего мультиплексора способом, который зависит от расстояния сдвига. В современных микропроцессорах для сдвига и поворота на n битов часто используется цилиндрический сдвигатель, обычно в пределах одного тактового цикла.

. Например, возьмем четырехразрядный цилиндрический сдвигатель со входами A, B, C и D. Устройство сдвига может изменять порядок битов ABCD как DABC, CDAB или BCDA; в этом случае биты не теряются. То есть он может сдвинуть все выходы вправо на три позиции (и, таким образом, создать любую циклическую комбинацию A, B, C и D). Цилиндрический переключатель имеет множество применений, в том числе является полезным компонентом в микропроцессорах (наряду с ALU ).

• 1 Реализация
• 2 Стоимость
• 3 Использование
• 4 См. Также
• 5 Ссылки
• 6 Внешние ссылки
• 7 Дополнительная литература

Барабанный переключатель часто реализуется как каскад параллельных мультиплексоров 2 × 1. Для 8-битного цилиндрического устройства сдвига используются два промежуточных сигнала, которые сдвигаются на четыре и два бита или передают одни и те же данные в зависимости от значения S [2] и S [1]. Затем этот сигнал сдвигается другим мультиплексором, которым управляет S [0]:

int1 = IN, если S [2] == 0 = IN << 4, if S[2] == 1 int2 = int1, if S[1] == 0 = int1 << 2, if S[1] == 1 OUT = int2, if S[0] == 0 = int2 << 1, if S[0] == 1

Сдвигатели большего размера имеют дополнительные ступени..

Количество мультиплексоров, необходимых для n-битового слова, составляет $n\; log\; 2\; \; n\; \{\backslash \; displaystyle\; n\; \backslash \; log\; \_\; \{2\}\; n\}$. Пять общих размеров слов и необходимое количество мультиплексоров перечислены ниже:

• 128-бит - $128\; \times \; log\; 2\; \; 128\; =\; 128\; \times \; 7\; =\; 896\; \{\backslash \; displaystyle\; 128\; \backslash \; times\; \backslash \; log\; \_\; \{2\}\; 128\; =\; 128\; \backslash \; times\; 7\; =\; 896\}$
• 64-разрядный - $64\; \times \; log\; 2\; \; 64\; =\; 64\; \times \; 6\; =\; 384\; \{\backslash \; displaystyle\; 64\; \backslash \; times\; \backslash \; log\; \_\; \{2\}\; 64\; =\; 64\; \backslash \; times\; 6\; =\; 384\}$
• 32-битный - $32\; \times \; log\; 2\; \; 32\; =\; 32\; \times \; 5\; =\; 160\; \{\backslash \; displaystyle\; 32\; \backslash \; times\; \backslash \; log\; \_\; \{2\}\; 32\; =\; 32\; \backslash \; times\; 5\; =\; 160\}$
• 16 бит - $16\; \times \; журнал\; 2\; \; 16\; =\; 16\; \times \; 4\; =\; 64\; \{\backslash \; displaystyle\; 16\; \backslash \; times\; \backslash \; log\; \_\; \{2\}\; 16\; =\; 16\; \backslash \; times\; 4\; =\; 64\}$
• 8-битный - $8\; \times \; log\; 2\; \; 8\; =\; 8\; \times \; 3\; =\; 24\; \{\backslash \; displaystyle\; 8\; \backslash \; times\; \backslash \; log\; \_\; \{2\}\; 8\; =\; 8\; \backslash \; times\; 3\; =\; 24\}$

Стоимость критического пути в FO4 (приблизительно, без задержки передачи):

• 32-битное: от 18 FO4 до 14 FO4

Обычно цилиндрический сдвигатель используется в аппаратной реализации с плавающей запятой арифметика. Для операции сложения или вычитания с плавающей запятой значения двух чисел должны быть выровнены, что требует сдвига меньшего числа вправо, увеличения его экспоненты, пока оно не совпадет с показатель степени большего числа. Это делается путем вычитания показателей степени и с помощью сдвига ствола для сдвига меньшего числа вправо на разницу за один цикл. Если бы использовался простой сдвигатель, сдвиг на n битовых позиций потребовал бы n тактов.

• Круговой сдвиг

• Баррель-шифтер (8 бит), Гамбургский университет
• Реализация ствола Шифтеры, использующие множители (Пол Джильотти, 2004-08-17)

• Кронинг, Дэниел; Стрихман, Офер (2008). Процедуры принятия решений. Спрингер. ISBN 978-3-540-74104-6.

Эта статья основана на материалах, взятых из Free On-line Dictionary of Computing до 1 ноября 2008 г. и включены в соответствии с условиями «перелицензирования» GFDL версии 1.3 или новее.