
【計】 multiplication shift
multiplication
【機】 multiplication
【計】 shift; shifting
【醫】 aversion; displacement; gression; shift; transposition
在電子工程與計算機科學領域,"乘法移位"(Multiplication Shift)指利用二進制算術移位操作實現乘法運算的硬件優化技術。該概念在數字電路設計和計算機體系結構中具有核心地位,其數學基礎可表述為:
$$ N times 2^k = N ll k $$ 其中$N$為二進制數,$ll$表示左移運算符,$k$為移位位數。該公式揭示了二進制左移1位等效于乘以2的指數級特性。
從漢英詞典角度解析:
術語對照
中文「算術左移」對應英文"Arithmetic Left Shift",區别于邏輯移位(Logical Shift)。該操作保持符號位不變,專為有符號數設計,符合IEEE 754浮點數标準。
硬件實現原理
在ALU(算術邏輯單元)中,移位器通過重排數據總線實現該操作。例如8位二進制數$00110101{(2)}$(十進制53)左移2位得$11010100{(2)}$,等效于$53 times 2=212$,此過程僅需2個時鐘周期,比傳統乘法器快3-5倍。
工程應用場景
乘法移位是計算機科學和數字運算中的一種高效計算方法,指通過二進制位的左移或右移操作來實現數值的乘法或除法運算。其核心原理基于二進制數的位權特性。
左移實現乘法
二進制數每左移1位,相當于乘以2。例如:
5
(二進制 101
)左移1位變為 1010
(十進制 10
),即 5×2=10
右移實現除法
右移1位相當于除以2(向下取整)。例如:
10
(二進制 1010
)右移1位變為 101
(十進制 5
),即 10÷2=5
例如在C語言中,x << 3
等效于 x * 8
,而編譯器常自動将符合條件的乘法轉換為移位指令以提升效率。
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