桶 式 移 位 器
簡介
桶式移位器是一種組合邏輯電路，通常作為微處理器CPU的一部分。它具有n個數據輸入和n個數據輸出，以及指定如何移動數據的控制輸入，指定移位方向、移位類型（循環、算術還是邏輯移位）及移動的位數等等。
設計任務
設計一個簡單16位桶式移位器，只能向左循環移位，所以控制輸入僅需指明移動的位數。
系統框圖為
例如，已知16個數據輸入及左移位數S=0101（5位）則16個數據輸出分別為
設計思路
從上面的例子可以看出，對單個輸出DOUT[15]來說，當輸入S=0000（左移0位）時，DOUT[15]= DIN[15]；若S=0001（左移1位），則DOUT[15]= DIN[14]；以此類推。可以看出，輸出DOUT[15]的值在16個輸入中選擇一個，具體選哪一個由輸入S決定。可以使用一個十六選一的多路復用器，以完成該功能。有下面的電路框圖：
同樣，對輸出DOUT[14]，也可以使用一個十六選一的多路復用器實現。只是當輸入S=0000（左移0位）時，DOUT[14]= DIN[14]；若S=0001，則DOUT[14]= DIN[13]；以此類推，而S=1111，則DOUT[14]= DIN[15]。所以在輸入的具體連線時，要保證上述功能實現，DIN的連線順序略有變化。
同理可知，每一位輸出要使用一個十六選一的多路復用器，整個電路需要16個。整個電路框圖位：由上圖也可以看出，循環左移位是通過不同多路復用器的輸入端的連線實現，每個十六選一的多路復用器，其十六個輸入根據移位的方向設定。
問題：1、假設要實現的功能變為循環右移位，電路應如何變化？
2、若將循環左移位變為邏輯左移位，又該如何變化？
3、如果有一個控制端M，控制是循環左移還是右移，電路中又該增加什麼？
具體電路設計
利用MSI器件實現電路。
對每個十六選一的多路復用器，可以用2片74X151實現。擴展方法類似圖5-66。四位選擇端中的低三位S[2..0]連至C、B、A，最高位S[3]作為片選，為0時選上面的晶片，為1時選下面的。因為74X151的使能端EN低電平有效，所以連線時S[3]直接接上面晶片的EN端，取非後接下面晶片。對一位輸出，具體電路圖為：
可簡化畫為：總的實現電路圖為
討論1）所需晶片：74X151 16′2=32片；
74X00（與非門） 16/4=4片；
74X04（非門） 1/6片；（每片上有6個門）
前面的設計方案，每一位輸出可以根據輸入S，選擇一次移位0～15位。其實，移位可以分幾步移，比如S=0101，則可以先移1位，再移4位，表示在電路上，就是串聯結構。移位位數：S=(S3S2S1S0)2=(8′S3+4′S2+2′S1+1′S0)10，其中SI有0和1兩種取值，若SI=0，不移位，SI=1，移位1,2,4或8，具體數由I的值決定。可以選擇74X157實現，兩輸入多路復用器。具體電路如下：
其中，中間信號X、Y、Z為由S0、S1、S2決定的移位結果。比如S=1101，則輸入DIN左移位1位送入X，X左移位0位送入Y，Y左移位4位送入Z，Z左移位8位送入DOUT,從輸入到輸出一共移位1+4+8=13位。
同樣地，如果將移位位數S表示為：
S=(S3S2S1S0)2=(8′S3+4′S2+2′S1+1′S0)10=((2′S3+1′S2)′4+(2′S1+1′S0))10，分兩級結構，S3S2決定移動0位、4位、8位或12位，再由S1S0決定移動0位、1位、2位或3位，用四選一得多路復用器74X153實現，移動可以通過輸入在多路復用器的輸入端的連線實現
，連線示意圖如下。
