4.6 Мікрооперації зсуву

Зсув – це одночасне просторове переміщення двійкового слова в розрядній сітці із збереженням порядку слідування нулів і одиниць. Регістри, призначені для виконання мікрооперацій зсуву, називаються регістрами зсуву або зсувовими.

Мікрооперації зсуву використовують у процесі виконання команд множення, ділення і нормалізації. Крім того, за допомогою зсуву здійснюється перетворення паралельного коду в послідовний або навпаки (наприклад, при обміні інформацією з магнітними стріч­ками і дисками).

Зсув слова може виконуватися вправо (у бік молодших розрядів) або вліво (у бік старших розрядів). Позначимо однорозрядні мікрооперації зсуву  вправо і вліво символами R і L відповідно. Розрізнюють правий і лівий арифметичний (Rа, Lа), логічний  (Rл, Lл) і циклічний (Rц, Lц) зсуви слова. Нехай в регістрі А записано слово Аn An-1…A2 A1, де А1 – молод­ший розряд; Аn – старший розряд. Символічно мікрооперації зсуву записуються таким чином:

арифметичні  зсуви (знаковий розряд не зсувається):

RGA:=Ra(A)=An 0 An-1… A2;    RGA:=La(A)=An  An-2… A1 0;

логічні зсуви (одночасно зсуваються всі розряди):

RGA:=Rл(A)=0 An An-1… A2;    RGA:=Lл(A)= An-1 An-2… A1 0;

циклічні зсуви  (між старшим і молодшим розрядами є кільцевий зв'язок):

RGA:=Rц(A)=А1 An An-1… A2;     RGA:=Lц(A)= An-1 An-2… A1 Аn.

Арифметичні та циклічні зсуви переважно використовують при виконанні команд в процесорах, а логічні зсуви забезпечують перетворення послідовного коду в паралельний і навпаки в пристроях зв'язку.

Зсувні регістри проектують на двоступеневих RS- (або JK-)  або D-тригерах з динамічним керуванням по фронту . Такі тригери забезпечують розділення під час процесів приймання нової  інформації в кожному розряді та видачі (зсуву) старої.

Припустимо, що в реверсивному регістрі мають виконуватися паралельний запис слова А за сигналом керування Yзп і зсуви інформації вліво і вправо під впливом керуючих сигналів Lл і Rл. Функ­ції збудження Sі і Rі для кожного розряду регістра зсуву на двоступеневих RS-тригерах мають вигляд:

Si=Yзп AiÚRлQi+1ÚLл Qi-1;     Ri=Yзп Ú Rл Ú Lл     (4.5)

Схема одного розряду регістра зсуву на RS-тригерах згідно з рівнянням (4.5) показана на рис.4.6,а.

Економічна схема розряду регістра, в якій функція на R-входи тригера утвориться інвертуванням сигналу Si, показана на рис.4.6, б. Однак у цьому випадку час записування даних збільшується за рахунок затримки інвертора. Для регістра зсуву на D-тригерах функції збудження мають вигляд:

Di=Yзп AiÚ Rл Qi+1Ú LлQi-1.                          (4.6)

Схема розряду регістра зсуву на D-тригерах згідно з рівнянням (4.6) показана на рис.4.6, в.

Рисунок 4.6 – Схема розряду регістра зсуву: а – на RS-тригері; б – з інвертором на вході R; в – на D-тригері

Приклад побудови реверсивного трирозрядного регістра зсуву на D-три­ге­рах з динамічним керуванням показаний на рис.4.7.

Реверсивний регістр зсуву працює таким чином. При значенні сигналу Yзп=1 в регістр записується інформація паралельним однофазним кодом. При значенні сигналу Rл=1 інформація, що зберігається, одночасно зсувається у бік молодших розрядів, при цьому розряд Q3 обнуляється. При значенні сигналу Lл=1 інформація в регістрі одночасно зсувається у бік старших розрядів, при цьому розряді Q1 обнуляється. Запис і зсув інформації відбуваються по фронту синхроімпульсу.

Рисунок 4.7 – Схема реверсивного регістра зсуву на D-тригерах