Left Shift、Logical Right Shift、Artithmetic Right Shift、Barrel Shift Left【NandGame編】

2023年12月15日

Left Shiftレベル

Left Shiftレベルのゴールは1ビット左シフトする回路を組むことです。

実質的に入力値を2倍する回路になります。

Left Shiftレベルを解く

入力である16ビット値をsplitterコンポーネントに桁ごとに分離します。出力側にはbundlerコンポーネントをつなげます。

入力の各桁を1つだけ左に移します。

ただし、入力値の最上位ビットは左シフトした結果、範囲外になるので切り捨てます。

Logical Right Shiftレベル

Logical Right Shiftレベルのゴールは、算術右シフトの回路を組むことです。

入力の最下位ビットは切り捨てます。そして、出力の最上位ビットは0になります。

実質的に2で割る回路になります。

Logical Right Shiftレベルを解く

Artithmetic Right Shiftレベル

Artithmetic Right Shiftレベルのゴールは、算術右シフトの回路を組むことです。

入力の最下位ビットは切り捨てます。そして、出力の最上位ビットは入力の最上位ビットと同一とします。

Artithmetic Right Shiftレベルを解く

Barrel Shift Leftレベル

Barrel Shift Leftレベルのゴールは、指定した分だけ左シフトする回路を組むことです。

どれだけ左シフトするかは4ビットで指定します。

※4ビットあるので、0～15桁分のシフトを表現できます。

Barrel Shift Leftレベルを解く

当該レベルでは、左シフトする桁数はn（4ビット）で指定します。

nand、inv、orといった基本ロジックのコンポーネントに加えて、次に示すコンポーネントも用意されています。

inc 16コンポーネントは16ビット値をインクリメントします。

shl 1コンポーネントは1ビット左シフトします。

select 16コンポーネントは2つの入力値（16ビット）をsで切り替えるマルチプレクサーです。

これらを組み合わせて要求する回路を実現しなければなりません。少なくともshl 1コンポーネントが必須であることは自明でしょう。複数回左シフトする必要があれば、shl 1コンポーネントを直列につなげます。