Mis on aritmeetiline nihe?

Aritmeetiline nihe on arvude korrutamise või jagamise viis. Aritmeetilisi nihkeid teostatakse tavaliselt kahendarvudel. Mõiste on aga rakendatav mis tahes nummerdamisskeemi puhul.

Järgmine on näide kümnendarvude kasutamisest, mille aluseks on kümme. Kui 250 nihutatakse aritmeetiliselt vasakule, on tulemuseks 2500, mis on 250 korrutatud kümnega. Kui 250 on esitatud 4 numbrit kasutades kui 0250, nihutatakse aritmeetiliselt paremale, on tulemuseks 0025, mis on 250 jagatud kümnega. Seega on õigem öelda, et aritmeetiline nihe on viis arvude korrutamiseks või jagamiseks arvuskeemi alusega.

Kahendarvude aluseks on 2; need on esitatud 0-de ja 1-dega ning võivad olla nii allkirjastatud kui ka ilma. Aritmeetilises vasakpoolses nihkes nihutatakse numbreid ühe tühiku võrra vasakule, nulli asetatakse paremale. Aritmeetilises nihkes paremale nihutatakse numbreid ühe tühiku võrra paremale, kusjuures vasakpoolseim number jääb vasakule. Üldiselt võib nihe olla “n” tühiku jaoks.

Märgita kahendarvudes on iga positsioon 2 astmeks, nii et kahendarvu 1 on kümnend 1, binaar 10 on kümnend 2, binaar 100 on kümnend 4 ja nii edasi. Seega on 0110 kümnendkoht 6. Kui sooritatakse aritmeetiline nihe vasakule, on tulemuseks 1100, mis on kümnendkoht 12. Kui teostatakse aritmeetiline nihe paremale, on tulemuseks 0011, mis on kümnendkoht 3.

Kuna arvud võivad olla nii positiivsed kui ka negatiivsed, kasutatakse märgiga kahendarvu, mille vasakpoolseim bitt on positiivse arvu või nulli jaoks 0 ja negatiivse arvu jaoks 1. Seega on 4-bitiste arvude puhul suurim positiivne arv 0111, mis on kümnendkoht 7. Negatiivsete arvude jaoks kõige sagedamini kasutatavas skeemis on 1111 kümnendkohana -1 ja see ulatub kuni 1000-ni, mis on kümnend -8.

Näiteks aritmeetiline nihe vasakule numbril 1101, mis on koma -3, annab tulemuseks 1010, mis on kümnend -6. Aritmeetiline nihe paremale numbril 1010, mis on kümnend -6, annab tulemuseks 1101, mis on kümnend -3. Pange tähele, et vasakpoolseim bitt jääb alles.
Aritmeetiline nihe ei vasta alati arvuskeemi iga arvu korrutamisele ja jagamisele. Numbriskeemi mõlemas otsas on piirangud. Näiteks 0111 vasak nihe, kümnendkoht 7, annab kümnendkoha -2 ja 1111 parem nihe kümnend -1 annab kümnendkoha -1.
Aritmeetilisele nihkele on omane lihtsus ja nihe on palju kiirem kui tavaline korrutamine ja jagamine. Seega toetavad arvutid seda toimingut suhteliselt lihtsa mehhanismi abil, mida nimetatakse nihkeühikuks või nihkeregistriks. Nutikad programmeerijad kasutavad seda toimingut seni, kuni ülalmainitud piiranguid välditakse või nende eest hoolitsetakse.