VHDL記述のポイント：shift_left・shift_right関数によるシフト演算

unsigned／signedのシフトには、numeric_stdのshift_left(u, n)／shift_right(u, n)を使用します。これらの関数は型に応じて動作が定まっており、shift_rightはunsignedに対しては論理右シフト（上位をゼロ埋め）、signedに対しては算術右シフト（符号ビットで埋める）を行います。「符号付きの右シフトは符号を保つ」という重要な区別が型によって自動的に正しく選ばれるため、手書きの連接で符号ビットの複製を書き誤るリスクがなくなります。シフト量nはnatural（非負整数）で、変数・信号でもよいため、可変シフト（バレルシフタ）も同じ記述で表現でき、合成ツールが選択回路として展開します。2のべき乗の乗除算をシフトで表現する場合も、shift_left／shift_rightを使えば「何ビットシフトしたいのか」が関数呼び出しとして明示され、レビューで意図を追いやすくなります。回転（ローテート）が必要な場合はrotate_left／rotate_rightが同様に用意されています。なお、VHDLにはsll・srl等のシフト演算子も存在しますが、対象の型によって挙動の解釈に注意を要する経緯があり、numeric_stdの関数群に統一しておくのが移植性・可読性の面で無難です。シフト結果の幅は入力と同じであり、あふれたビットは失われるため、拡張が必要な演算ではresizeと組み合わせて幅を確保してからシフトします。

【コード例】
signal u : unsigned(7 downto 0);
signal s : signed(7 downto 0);
signal n : integer range 0 to 7;

y1 <= shift_left(u, 2); — 論理左シフト（x4）
y2 <= shift_right(u, 3); — 論理右シフト（/8）
y3 <= shift_right(s, 1); — 算術右シフト（符号保持で/2）
y4 <= shift_left(u, n); — 可変シフト（バレルシフタ）