桶式移位器是一种组合逻辑电路，通常作为微处理器CPU的一部分。它具有n个数据输入和n个数据输出，以及指定如何移动数据的控制输入，指定移位方向、移位类型（循环、算术还是逻辑移位）及移动的位数等等。

设计一个简单16位桶式移位器，只能向左循环移位，所以控制输入仅需指明移动的位数。

系统框图为

例如，已知16个数据输入及左移位数S=0101（5位）则16个数据输出分别为

从上面的例子可以看出，对单个输出DOUT[15]来说，当输入S=0000（左移0位）时，DOUT[15]= DIN[15]；若S=0001（左移1位），则DOUT[15]= DIN[14]；以此类推。可以看出，输出DOUT[15]的值在16个输入中选择一个，具体选哪一个由输入S决定。可以使用一个十六选一的多路复用器，以完成该功能。有下面的电路框图：

同样，对输出DOUT[14]，也可以使用一个十六选一的多路复用器实现。只是当输入S=0000（左移0位）时，DOUT[14]= DIN[14]；若S=0001，则DOUT[14]= DIN[13]；以此类推，而S=1111，则DOUT[14]= DIN[15]。所以在输入的具体连接时，要保证上述功能实现，DIN的连接顺序略有变化。

同理可知，每一位输出要使用一个十六选一的多路复用器，整个电路需要16个。整个电路框图位：由上图也可以看出，循环左移位是通过不同多路复用器的输入端的连接实现，每个十六选一的多路复用器，其十六个输入根据移位的方向设置。

问题：1、假设要实现的功能变为循环右移位，电路应如何变化？

2、若将循环左移位变为逻辑左移位，又该如何变化？

3、如果有一个控制端M，控制是循环左移还是右移，电路中又该增加什么？

利用MSI器件实现电路。

对每个十六选一的多路复用器，可以用2片74X151实现。扩展方法类似图5-66。四位选择端中的低三位S[2..0]连至C、B、A，最高位S[3]作为片选，为0时选上面的芯片，为1时选下面的。因为74X151的使能端EN低电平有效，所以连接时S[3]直接接上面芯片的EN端，取非后接下面芯片。对一位输出，具体电路图为：

可简化画为：总的实现电路图为

讨论1）所需芯片：74X151 16′2=32片；

74X00（与非门） 16/4=4片；

74X04（非门） 1/6片；（每片上有6个门）

前面的设计方案，每一位输出可以根据输入S，选择一次移位0～15位。其实，移位可以分几步移，比如S=0101，则可以先移1位，再移4位，表示在电路上，就是串联结构。移位位数：S=(S3S2S1S0)2=(8′S3+4′S2+2′S1+1′S0)10，其中SI有0和1两种取值，若SI=0，不移位，SI=1，移位1,2,4或8，具体数由I的值决定。可以选择74X157实现，两输入多路复用器。具体电路如下：

其中，中间信号X、Y、Z为由S0、S1、S2决定的移位结果。比如S=1101，则输入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,从输入到输出一共移位1+4+8=13位。

同样地，如果将移位位数S表示为：

S=(S3S2S1S0)2=(8′S3+4′S2+2′S1+1′S0)10=((2′S3+1′S2)′4+(2′S1+1′S0))10，分两级结构，S3S2决定移动0位、4位、8位或12位，再由S1S0决定移动0位、1位、2位或3位，用四选一得多路复用器74X153实现，移动可以通过输入在多路复用器的输入端的连接实现，连接示意图如下。