Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Цифровая схема, используемая в компьютерах.
Digital circuit found in computers
Сдвигатель ствола — это цифровая схема, способная сдвигать слово данных на заданное количество бит без использования последовательной логики, а только комбинационной, то есть он по своей сути реализует двоичную операцию. Однако теоретически его также можно использовать для реализации унарных операций, таких как логический сдвиг влево, при условии ограничения фиксированным количеством бит (например, в блоке генерации адресов). Один из способов реализации сдвигателя ствола — это последовательное соединение мультиплексоров, где выход одного мультиплексора подключен к входу следующего таким образом, что зависит от величины сдвига. Сдвигатель ствола часто применяется для сдвига и циклических сдвигов n бит в современных микропроцессорах, как правило, за один тактовый цикл. Например, рассмотрим четырехбитный сдвигатель ствола с входами A, B, C и D. Этот сдвигатель может циклически менять порядок битов ABCD на DABC, CDAB или BCDA; при этом биты не теряются. То есть, он может сдвинуть все выходные биты до трех позиций вправо (и, следовательно, создать любую циклическую комбинацию A, B, C и D). Сдвигатель ствола имеет широкий спектр применения, включая использование в качестве полезного компонента в микропроцессорах (вместе с АЛУ).
A barrel shifter is a digital circuit that can shift a data word by a specified number of bits without the use of any sequential logic, only pure combinational logic, i. e. it inherently provides a binary operation. It can however in theory also be used to implement unary operations, such as logical shift left, in cases where limited by a fixed amount (e. g. for address generation unit). One way to implement a barrel shifter is as a sequence of multiplexers where the output of one multiplexer is connected to the input of the next multiplexer in a way that depends on the shift distance. A barrel shifter is often used to shift and rotate n bits in modern microprocessors, typically within a single clock cycle. For example, take a four bit barrel shifter, with inputs A, B, C and D. The shifter can cycle the order of the bits ABCD as DABC, CDAB, or BCDA; in this case, no bits are lost. That is, it can shift all of the outputs up to three positions to the right (and thus make any cyclic combination of A, B, C and D). The barrel shifter has a variety of applications, including being a useful component in microprocessors (alongside the ALU).
Применение
Обычное применение сдвигателя ствола – аппаратная реализация арифметики с плавающей точкой. При операциях сложения или вычитания чисел с плавающей точкой необходимо выровнять мантиссы этих чисел, что требует сдвига меньшего числа вправо с увеличением его экспоненты до тех пор, пока она не совпадёт с экспонентой большего числа. Это достигается путём вычитания экспонент и использования сдвигателя ствола для сдвига меньшего числа вправо на полученную разность за один такт.
A common usage of a barrel shifter is in the hardware implementation of floating point arithmetic. For a floating point add or subtract operation, the significands of the two numbers must be aligned, which requires shifting the smaller number to the right, increasing its exponent, until it matches the exponent of the larger number. This is done by subtracting the exponents and using the barrel shifter to shift the smaller number to the right by the difference, in one cycle.