25-08-2023
Би́товый 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 множество машинных инструкций, включающие различные типы сдвигов. Все сдвиги похожи друг на друга поведением средних битов, которые просто сдвигаются влево или вправо на определённую величину. Однако, поведение крайних битов, которые уходят из слова и которые появляются в слове, зависит от типа сдвига.
В электронике битовые сдвиги осуществляются в регистрах сдвига.
Содержание |
Сдвиг, при котором уходящий бит уходит, не влияя на оставшееся биты, а на место появившегося бита записывается бит 0.
Пример работы операции сдвига:
В большинстве процессоров уходящий бит сохраняется в флаге переноса. Эта функция широко используется при работе с многобайтовыми числами.
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 оставшиеся биты, а на место появившегося бита устанавливается бит, соответствующий знаку.
Пример работы операции сдвига:
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) с округлением к −∞. Например:
1011 = −5 1111 = −1 >>a 1 >>a 1 ---- ---- 1101 = −3 1111 = −1
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.) — если, конечно, такое округление отрицательных чисел не мешает.
При этом сдвиге уходящий бит появляется на месте появившегося.
Пример работы операции сдвига:
В архитектуру многих процессоров входит флаг переноса в следующий разряд (например, cf
на x86). Данная операция выполняет циклический сдвиг над (n+1)-битным числом, состоящим из регистра и флага переноса.
Например, если у нас в регистре число 11111010b, 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.
cf
значение вышедшего бита.Это заготовка статьи о компьютерах. Вы можете помочь проекту, исправив и дополнив её. Это примечание по возможности следует заменить более точным. |
Арифметический сдвиг.