Internati o nal  Journal of Ele c trical   and Computer  Engineering  (IJE CE)  V o l.4 ,   No .2 Ap r il 2 014 , pp . 29 5 ~ 30 I S SN : 208 8-8 7 0 8           2 95     Jo urn a l  h o me pa ge : h ttp ://iaesjo u r na l.com/ o n lin e/ind e x.ph p / IJECE  Analysis of Multiple-Bit S h ift-Left Operations on Complex  Numbers in ( 1+j)-Base Binary Form at         Ta riq J a m il* a n Usman Ali* *Department of Electr ical and  C o mputer Engin e ering,  Sultan  Qaboos University , OMAN  **Laborator y  of   Signals and  S y stems,  Unive r sity   of Pa ris, FRAN CE      Article Info    A B STRAC Article histo r y:  Received Dec 10, 2013  Rev i sed   Feb 7, 20 14  Accepte Mar 2, 2014      Complex numbers find var i ous applications  in  the field of  engineering .  To   avoid excessive delay s  in prod uction  of results  obtained b y  im plementing  divide- a nd-conq uer  technique in dealing  with ar ithmetic oper a tion s  involving   this ty pe of numbers in today s com puter s y stems, Complex Binar y  Number   S y ste m  with base ( 1+j) has been proposed in scientific liter a ture. In this   paper, we h a ve investigat ed the  effects of bit-wis e  shift lef t  operations (from  1-8 bits) on the complex binar y  r e presentation  of complex nu mbers and   anal yz ed  thes e  r e s u lts  us ing m a t h em atic al  equa ti ons     Keyword:  Co m p lex  nu mb er  C o m p l e x bi na r y    Bin a ry nu m b er  Mu ltip le sh ift   Sh ift left     Copyright ©  201 4 Institut e  o f   Ad vanced  Engin eer ing and S c i e nce.  All rights re se rve d Co rresp ond i ng  Autho r Tariq Jam i l,    Depa rt m e nt  of  El ect ri cal  and   C o m put er E ngi neeri n g ,   C o l l e ge of En g i neeri n g – P. O.   B o x 33 ,   Sultan Qa bo os  Uni v ersity , AlKh o d  12 3,   M u scat,  OM AN   Em a il: tj a m i l @ squ . edu . o m       1.   INTRODUCTION  C o m p l e x num bers fi nd  vari ous a ppl i cat i o ns i n  t h e fi el d of e ngi neer i ng. I n  t o day s com put er   syste m s, ad d itio n of t w o co m p lex   nu m b ers     and     inv o l v e s two   i n d i v i du al ad d ition s on e for  the real pa rts    and one for the im aginary parts   .  Sim i la rly, th e su b t ractio n   o f  th ese two  com p l e x num bers i n v o l v e s   t w o i n di vi dual  subt ract i o n s one  f o r t h re al  part    and one f o t h e   im aginary pa rts   . Mu ltip licatio n  i n vo lv es fo ur ind i v i du al m u ltip lica tio n s   , , , , one   subt ract i o n       , an d on add itio  . A n d  f i nal l y , di vi si o n  i n vol ves  si x i n di vi d u a l   m u l tip licatio n s     , , , , , , two add itio ns    and   , one   s u bt ract i o  , and  th en  t w o  i n di vi dual  di vi si o n s          a n d         . Th ese  sub - o p e ration s   wit h in  an  op eration  d ealing  with co m p lex   num bers i n c r e a se t h e del a y  i n  t h e cal cul a t i on o f  o v eral l  resul t  of t h ope rat i o n an d hence  deg r a d e s  t h per f o r m a nce of t h e com put er  sy st em . The  que st  t o  fi nd a  bet t e r conci s e   m e t hod f o r re prese n t i n g co m p l e num bers  has y i el ded t h e  f o r m ul at i on o f  a  uni que  n u m b er sy st em  referr ed t o  as C o m p l e x B i nary   N u m b er   Syste m  (CBNS) [1 ]. Ex ten s iv e d e tails o f  th e arith m e ti c al gori t h m s  t o  be fol l o wed  i n  C B N S fo r bi na ry   rep r ese n t a t i ons  and o p erat i o n s  of com p l e x num bers can   be f o und  in  [ 1 ,2 ,3 ] an d  th e har d w a r e   d e sign s and  i m p l e m en tatio n s  of th e arithmetic  circu its  b a sed  o n  th is   num ber sy stem  can be fou n d  in [4 ,5 ,6 ,7] .   In this   p a p e r,  we h a ve p r esen ted  th e effects o f  m u ltip le-b it (fro m   1  b it to  8  b its) sh ift-left op eratio n s  on  a com p lex   num ber  rep r es ent e d i n  C B N S .     Thi s  p a pe r i s   or ga ni zed as  f o l l o w s :  I n  sect i on  2,  we’l l   pr esent  ba si c i n f o rm at i on ab ou t  C B N S an d   h o w to   rep r esen t an  in teg e r-on l y co m p lex  nu m b er in to  th i s  n e nu m b er syste m . Th en   we’ll tak e  th CBNS  rep r ese n t a t i o n  of com p l e x num bers an d,  i n  sect i on 3,  gi ve a com p rehen s i v e anal y s i s  of t h e effect s o f   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 4 ,  N o . 2 ,    Ap r il 20 14   :   295  –  3 02  29 6 m u l tip le-b it shift left o p e ratio n s   on  th e com p lex  n u m b e rs. Co n c l u sion   is p r esen ted  in sectio n  4 ,   which  is  followe by ac knowledgem ents and re fere nc es.        2.     - B A S E C O MPLEX   BINARY  N U M BER SY STEM  M a t h em at i cally , t h e val u e o f  an  n- bi t  bi na r y  num ber wi t h  base  1  can   b e   written  in  t h e fo rm   of a  powe r s e ries as   1   +   1   +   1   +  … +   1   + 1  +     1   where  the  co-effecients    ,  ,  ,…, , ,    are  bi na ry   i n  nat u re ( 0   or  1 )  a n d  bel o n g  t o  com p l e b i nary   num ber s y st em . Usi n g  t h e c o n v e r si o n   al go ri t h m s  gi ven i n  [ 1 ] ,   we ar e abl e   to obtain   1   b i nary   rep r ese n t a t i on  of  any   gi ve n c o m p l e x n u m b er ( w he t h er i t  i s  m a de f r om   i n t e gers fract i ons or  fl oat i n g  p o i n t   num bers ) i n  C o m p l e B i nary  N u m b er Sy st em  (C B N S)   For e x am ple, as shown in  [1],     2012  111000 0000 001 1100 000 1000 0     2012    1100 0000 000 0110 111 0100 00      2012  100000 0000 001 0000 110 000      2012  111010 0000 001 1101 000 1110 000       2012  2012    111010 0000 0011 101 0001 110 0000           3.   MULTIPLE - BIT SHIFT - LEFT OPERATIONS IN CB NS  To a n alyze the  effects  of shi f t- left operati o ns on a  c o m p le num ber re presented in CBNS  form at, a   co m p u t er pro g ram  in  C++ la n g u a g e  was written  wh ich  a llo wed   for au to -v ariation s  in  m a g n itud e  and  sig n   of  bot real  a n d   im agi n ary  c o m ponent o f  a  com p l e num ber  i n  a l i n ea r  fas h i o n,  an d  t h en   decom pos ed t h com p l e x bi nar y  num ber aft e r  t h e shi f t - l e ft   ope rat i o n i n t o   i t s  real  and i m agi n a r y  com ponent s .  The l e n g t h   o f   th e o r ig i n al b i n a ry b it array was li m i ted  to  8 0 0  b its a nd  0s we re pad d e d  o n  t h e l e ft -si d e of t h bi nar y  dat a   wh en  t h g i v e n  co m p lex  num b e r requ ired less th an m a x i m u m  allo wab l b its fo r rep r esen tatio n in CBNS  fo rm at.   To   b e tter  u n d e rstand  th ese restrictio n s , let’s  co nsid er th follo wing  co m p lex   n u m b e r:   Ori g i n al   c o m p lex num ber rep r esent e d   i n   C B NS bef o re pad d i n g:    90  90      1101 00 01 00 01 00 0       Padded com p lex  bina ry array  suc h  that  t h e total size o f  t h e array is  80 0 b its.  90  90      0 011 01 00 01 00 01 00 0         Sh ifting  t h is b i n a ry array  b y   1 - b it to   th e left  will yield   0 01101 0001 000 1000 0       en su ring  t h at to tal array-size rem a in s 8 00 b its. Th is was do n e   b y   rem ovi ng  o n fr om  t h e l e ft - s i d e a n d  i n se rt i n g  o n o n  t h e ri g h t - si de  of t h num ber.     Si m ilarly, sh iftin g  of th orig in al  b i n a ry  array  b y  2,3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 - b its  to  th e left will yield   respectively:     0 01101 0001 000 00          0 01101 0001 000 000          0 01101 0001 000 0000          0 01101 0001 000 0000 0          0 01101 0001 000 0000 00          0 01101 0001 000 0000 000          0 01101 0001 000 0000 000 0            Table 1 prese n ts an ove r all summary  of the e ffect  on t h e signs  of t h e com p lex num b ers,  represe n ted  in   CBNS  fo rm at,  b ecau s e o f  m u l tip le-b it  sh i f t-left o p e ration s  (1  to  8  b its).  Shi f t - l e ft  o p er at i ons  on c o m p l e bi na ry  n u m bers affect  n o t  o n l y  t h e si gns  o f  t h gi v e n com p l e x   num bers  (as s h own i n  Ta ble 1) but also ha ve  im pact  on t h magnitude s of  the com p lex  num b ers according t o   vari ous m a t h em at i cal  rel a ti onshi ps.  To  fi n d  o u t  t h e e ffec t s of s h i f t - l e ft  ope rat i o ns o n  t h e m a gni t udes  of t h e   com p l e x num bers , we va ri ed t h m a gni t u de of real  an d  im agi n ary  com ponent s o f  t h e ori g i n al  co m p l e num bers in a linear fas h ion (Figure 1). T h e com p lex  nu m b ers o b t ained  after sh i f t-left o p e ratio ns were  anal y zed  by  o b t ai ni ng m a t h em at i cal  equat i ons  desc ri bi n g  t h ei be havi or,   as gi ven  i n   Fi g u res .   2- 9.   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Ana l ysis o f  Multip le-Bit S h ift-Left Op era tions on  C o mp lex  Nu mb ers (Ta r i q  Ja mil)  29 7 To f u l l y  un der s t a nd t h vari a t i ons i n  t h e si gn a nd m a gni t ude  of t h e c o m p l e x num bers bef o re a n d   after th e sh ift-l e ft op erati o n,  we  use d  M i cr o s oft   Excel  t o   dr aw  gra p hs as  s h o w n i n  t h Fi gu res.  1 0 - 1 7 .         Tabl e 1.   Effect on  si g n s  of com p lex  n u m b e rs in  CB NS  format after sh i f t-left op eration s   Befo re Shi ft-L eft   After  Shi ft-Le f t   by 1-bit   After  Shi ft-Le f t   by 2-bits   After  Shi ft-Le f t   by 3-bits   After  Shi ft-Le f t   by 4-bits   Real  I m aginar Real  I m aginar Real  I m aginar Real  I m aginar Real  I m aginar +   0     +   0 + +   0   0   +     0 + +   0 0   +       + 0 + 0   0     +   +   0 + 0   + +   +     0   + 0 +   +     0   +   + 0   +   +   0     + + 0 +       +   0   + 0 +   + Before Shift-Left  After Shift-Left  by  5- bits  After Shift-Left  by  6- bits  After  Shi ft-Le f t   by 7-bits After  Shi ft-Le f t   by 8-bits Real  I m aginar Real  I m aginar Real  I m aginar Real  I m aginar Real  I m aginar +   0   +     + + +     0     +   + +   + 0   +   +   +   + + +   + 0         + +   +   +   +     + +   + +         + + + +     +   +   +   +   +       +   + + +       Fi gu re  1.  B e f o r e  shi f t - l e ft       Fig u re  2 .  After sh ift - left b y   1-b it    Fig u re3 .  After sh ift-left b y  2 - b its    Fig u re  4 .  After sh ift - left b y   3-b its      Fig u re  5 .  After sh ift - left b y   4-b its    Fig u re  6 .  After sh ift - left b y   5-b its)    Fig u re  7 .  After sh ift - left b y   6-b its    Fig u re  8 .  After sh ift - left b y   7-b its    Fig u re  9 .  After sh ift - left b y   8-b its  Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 4 ,  N o . 2 ,    Ap r il 20 14   :   295  –  3 02  29 8        Fig u re  10 . Effects o f  sh ift-left  o p e ration   o n  sig n  and  m a g n i t u d e  of a po sitiv real-on l y com p lex  n u m b e         (1 -8  bits)           Fi gu re  1 1 . E ffe ct s of  s h i f t - l e ft   ope rat i o on  si gn  an d m a gni t ude  o f  a  ne gat i v real -o nl y  c o m p l e x num ber         (1 -8  bits)       Fig u re  12 . Effects o f  sh ift-left  o p e ration   o n  sig n   and  m a g n i t u d e  of a po sitiv e im ag in ary-on ly co m p lex   num ber (1 - 8  bi t s     Fi gu re  1 3 . E ffe ct s of  s h i f t - l e ft   ope rat i o on  si gn  an d m a gni t ude  o f  a  ne gat i v e i m agi n ary - o n l y  com p l e num ber (1 - 8  bi t s -2 5 -2 0 -1 5 -1 0 -5 0 5 10 15 20 25 1 4 7 10 13 16 19 R eal Im a g R eal  Sh i f t   Lef t 1- b i t I m ag S h i f t L e f t  1- bi t -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 -1 0 0 10 20 30 14 7 1 0 1 3 1 6 1 9 R eal Im a g R eal  S h i f t Lef t  2 - bi t I m ag S h i f t Lef t  2 - bi t 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1 3 5 7 9 1 11 3 1 5 1 71 9 R eal Im a g R eal  S h i f t  Lef t  3- bit I m ag S h i f t  Lef t   3- bit - 100 -8 0 -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 13 57 9 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 Re a l Im a g R e a l   S h i f t L e ft 4 - bi t I m ag S h i f t   L e f t   4- bi t -1 0 0 -8 0 -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 60 80 10 0 1 4 7 1 01 3 1 61 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Le f t  5- b i t Im a g  S h i f t Le f t  5- b i t 0 20 40 60 80 100 120 140 160 1 4 7 1 01 3 1 61 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Lef t  6- b i t Im a g  S h i f t Lef t  6- b i t - 180 - 160 - 140 - 120 - 100 -8 0 -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 14 7 1 0 1 3 1 6 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t L e f t  7- bi t Im a g  S h i f t L e f t  7- bi t 0 50 10 0 15 0 20 0 25 0 30 0 35 0 13 57 9 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Le f t  8-bi t Im a g  S h i f t Le f t  8-bi t -2 5 -2 0 -1 5 -1 0 -5 0 5 10 15 20 25 1 4 7 10 13 16 19 R eal Im a g R eal  S h i f t Lef t  1- bi t I m ag S h i f t Lef t  1- bi t -3 0 -2 0 -1 0 0 10 20 30 40 50 13 57 9 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Lef t  2 - bit Im a g  S h i f t Lef t  2 - bit -40 -35 -30 -25 -20 -15 -10 -5 0 13 57 9 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 R eal Im a g R eal  S h i f t   L e f t 3- bi t I m a g  S h i f t  L e ft 3- bi t -4 0 -2 0 0 20 40 60 80 10 0 13579 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t L e ft 4- bi t I m a g  S h i f t L e ft 4- bi t - 100 -8 0 -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 60 80 100 1 3 5 7 9 1 1 1 31 51 7 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Le f t  5- b i t I m ag S h ift Le f t  5- b i t -1 6 0 -1 4 0 -1 2 0 -1 0 0 -8 0 -6 0 -4 0 -2 0 0 1 4 7 1 0 13 16 19 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Le f t  6- bi t Im a g  S h i f t Le f t  6- bi t -5 0 0 50 10 0 15 0 20 0 1 4 7 1 01 3 1 61 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Le f t  7 - bi t Im a g  S h i f t Le f t  7 - bi t - 350 - 300 - 250 - 200 - 150 - 100 -5 0 0 50 1 3 5 7 9 1 1 1 31 51 7 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Le f t  8- b i t I m ag S h ift Le f t  8- b i t -2 5 -2 0 -1 5 -1 0 -5 0 5 10 15 20 25 1 4 7 10 13 1 6 19 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Le f t  1 - bit I m ag S h ift Le f t  1 - bit 0 5 10 15 20 25 30 35 40 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 Re a l Im a g R e a l  S h i ft L e f t 2- bi t I m ag S h i f t  Lef t 2- bi t -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 -1 0 0 10 20 30 40 50 1 4 7 10 13 16 19 Re a l Im a g R e a l  S h i f L e f t 3- bi t I m a g  S h i f L e ft 3- bi t -1 0 0 -8 0 -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 1 4 7 1 01 31 6 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t L e f t  4- bi t Im a g  S h i f t L e f t  4- bi t 0 10 20 30 40 50 60 70 80 1 4 7 10 1 3 16 19 R eal Im a g R eal  S h i f t Le ft 5- b i t Im a g  S h i f t Le ft 5- b i t - 200 - 150 - 100 -5 0 0 50 1 4 7 1 01 3 1 61 9 R eal Im a g R eal  S h i f t Lef t  6- bi t I m ag S h i f t Lef t  6- bi t - 200 - 150 - 100 -5 0 0 50 100 150 200 1 4 7 10 13 16 1 9 R eal Im a g R eal  S h i f t Left  7- bi t Im a g  S h i f t Left  7- bi t 0 50 100 150 200 250 300 350 14 7 1 0 1 3 1 6 1 9 R eal Im a g R eal S h ift L e f t  8- bit I m ag S h ift L e f t  8- bit -2 5 -2 0 -1 5 -1 0 -5 0 5 10 15 20 25 1 4 7 1 01 3 1 61 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Lef t  1- bi t I m ag S h i f t Lef t  1- bi t -4 0 -3 5 -3 0 -2 5 -2 0 -1 5 -1 0 -5 0 1 3 5 7 9 1 1 13 15 17 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Lef t  2 - bi t Im a g  S h i f t Lef t  2 - bi t -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 -1 0 0 10 20 30 40 50 1 4 7 1 01 31 61 9 R eal Im a g R eal  S h i f t  Lef t 3- b i t I m ag  S h i f t  Lef t 3- b i t -4 0 -2 0 0 20 40 60 80 100 1 4 7 10 13 16 19 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Lef t  4- bi t Im a g  S h i f t Lef t  4- bi t -8 0 -7 0 -6 0 -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 -1 0 0 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 R eal Im a g R eal  S h i f t Lef t  5- bit I m ag S h if t Lef t  5- bit -4 0 -2 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 1 4 7 1 01 31 6 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Lef t  6- bi t I m ag S h i f t Lef t  6- bi t -2 0 0 -1 5 0 -1 0 0 -5 0 0 50 10 0 15 0 20 0 1 4 7 1 01 31 61 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t L e f t  7- bi t Im a g  S h i f t L e f t  7- bi t -3 5 0 -3 0 0 -2 5 0 -2 0 0 -1 5 0 -1 0 0 -5 0 0 13579 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Le f t  8- b i t I m ag  S h if t Le f t  8- b i t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Ana l ysis o f  Multip le-Bit S h ift-Left Op era tions on  C o mp lex  Nu mb ers (Ta r i q  Ja mil)  29 9   Fi gu re  1 4 . E ffe ct s of  s h i f t - l e ft   ope rat i o on  si gn  an d m a gni t ude  o f  a  +R eal +Im a gi nary  co m p l e x num ber         (1 -8  bits)       Fi gu re  1 5 . E ffe ct s of  s h i f t - l e ft   ope rat i o on  si gn  an d m a gni t ude  o f  a  +R eal –Im a gi nary  c o m p l e x num ber         (1 -8  bits)     Fi gu re  1 6 . E ffe ct s of  s h i f t - l e ft   ope rat i o on  si gn  an d m a gni t ude  o f  a  –R eal +Im a gi nary  co m p l e x num ber         (1 -8  bits)       Fi gu re  1 7 . E ffe ct s of  s h i f t - l e ft   ope rat i o on  si gn  an d m a gni t ude  o f  a  –R eal –Im a gi nary  c o m p l e x num ber         (1 -8  bits)     Aft e r  anal y z i n g Fi gu res.  1 - 17 , we   are ab le t o  ob tain  th e ch aracteris t i c  eq ua t i ons  desc ri bi n g  c o m p l e num bers i n  C B NS  fo rm at  aft e r s h i f t - l e ft   o p er at i ons.  The s e e quat i o ns  are  gi ven  i n   Tabl 2.       -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 -1 0 0 10 20 30 1 3 5 7 9 1 1 13 15 17 19 R eal Im a g R eal S h if t L e ft  1- bit Im a g  S h i f t L e ft  1- bit -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 -1 0 0 10 20 30 40 50 1 4 7 1 01 3 1 61 9 R eal Im a g R eal  S h i f t Lef t  2- bi t I m ag S h i f t Lef t  2- bi t 0 10 20 30 40 50 60 70 80 1 3 5 7 9 1 11 3 1 51 7 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i ft L e ft 3- bi t I m a g  S h i ft L e ft 3- bi t -1 0 0 -8 0 -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 1 3 5 7 9 1 1 1 31 51 7 1 9 Re a l Im a g R e a l  S h i f L e ft   4 - bi t I m a g  S h i f t L e ft  4 - bi t 0 20 40 60 80 10 0 12 0 14 0 16 0 1 3 5 7 9 1 11 3 1 51 7 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Le f t  5- bi t Im a g  S h i f t Le f t  5- bi t - 200 - 150 - 100 -5 0 0 50 100 150 200 14 7 1 0 1 3 1 6 1 9 R eal Im a g R eal S h ift Left  6- bit Im a g  S h i f t Left  6- bit -3 5 0 -3 0 0 -2 5 0 -2 0 0 -1 5 0 -1 0 0 -5 0 0 50 1 4 7 1 01 31 61 9 Re a l Im a g R e a l  S h i ft  L e f t 7- bi t I m a g  S h i ft L e ft 7- bi t 0 50 100 150 200 250 300 350 1 4 7 10 13 16 19 Re a l Im a g R e a l  S h i f t  Lef t 8- bi t Im a g  S h i f t Le f t  8 - bi t -3 0 -2 0 -1 0 0 10 20 30 40 50 1 4 7 1 0 13 16 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Le f t  1- bi t I m ag S h i f t Le f t  1- bi t -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 -1 0 0 10 20 30 1 3 5 7 9 11 13 15 1 7 19 Re a l Im a g R e a l  S h i f t L e ft  2 - bi t I m a g  S h i ft  L e ft 2 - bi t -4 0 -2 0 0 20 40 60 80 100 1 4 7 1 0 13 16 19 Re a l Im a g Re a l  S h i ft L e ft 3- bi t I m a g  S h i ft L e ft 3- bi t -1 0 0 -8 0 -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 60 80 10 0 1 4 7 1 01 3 1 61 9 R eal Im a g R eal  S h i f t  Le f t 4- b i t I m ag Sh i f t Le f t  4- b i t - 180 - 160 - 140 - 120 - 100 -8 0 -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 1 4 7 1 01 3 1 61 9 R eal Im a g R eal  S h i f t Lef t  5- b i t I m ag S h i f t Lef t  5- b i t -5 0 0 50 10 0 15 0 20 0 14 7 1 0 1 3 1 6 1 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Lef t  6- bi t I m ag S h i f t Lef t  6- bi t -350 -300 -250 -200 -150 -100 -5 0 0 50 1 4 7 1 01 3 1 61 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t L e f t  7-bi t I m ag S h i f t L e f t  7-bi t y  =  - 1 6 . 01 4x   +  0 . 1 -40 0 -30 0 -20 0 -10 0 0 10 0 20 0 30 0 40 0 1 4 7 1 0 1 31 61 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t L e f t  8- bi t I m ag S h i f t L e f t  8- bi t -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 -1 0 0 10 20 30 1 3 5 7 9 1 11 3 1 5 1 71 9 Re a l Im a g R e a l  S h i ft L e ft 1- b i t I m a g  S h i ft L e ft 1- b i t -3 0 -2 0 -1 0 0 10 20 30 40 50 14 7 1 0 1 3 1 6 1 9 R eal Im a g R eal  Sh i f t L e ft  2 - b i t Im a g  S h i f t L e ft  2 - b i t - 100 -8 0 -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 1 4 7 10 13 16 19 R eal Im a g R eal  S h i f t Lef t  3 - bi t I m ag Sh i f t Lef t  3 - bi t -1 0 0 -8 0 -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 60 80 10 0 13579 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 Re a l Im a g R e a l  S h i ft L e ft  4 - bi t I m a g  S h i f t L e ft 4- bi t -5 0 0 50 10 0 15 0 20 0 1 4 7 1 01 3 1 61 9 R eal Im a g R eal  S h i f t Lef t  5- b i t I m ag S h i f t Lef t  5- b i t - 200 - 150 - 100 -5 0 0 50 1 3 5 7 9 11 13 15 17 1 9 R eal Im a g R eal  S h ift Left  6- bi t I m ag S h if t Left  6- bi t -5 0 0 50 100 150 200 250 300 350 1 4 7 1 01 31 6 1 9 R eal Im a g R eal  S h i f t Le f t  7- bi t I m ag S h i f t Le f t  7- bi t -4 0 0 -3 0 0 -2 0 0 -1 0 0 0 10 0 20 0 30 0 40 0 1 4 7 1 01 31 6 1 9 Re a l Im a g R e a l  S h i f t L e f t 8- bit I m ag S h i f t L e f t  8- bi t -3 0 -2 0 -1 0 0 10 20 30 40 50 13579 1 1 1 3 1 5 1 7 1 9 R eal Im a g R eal  S h i f t   Lef t 1- b i t I m a g  S h i f L e ft 1- b i t -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 -1 0 0 10 20 30 40 50 1 4 7 1 0 13 16 19 Re a l Im a g R e al  S h i f t  Lef t 2- bi t I m ag S h i f t  Lef t 2- bi t -8 0 -7 0 -6 0 -5 0 -4 0 -3 0 -2 0 -1 0 0 Re a l Im a g R e al  S h i f t  Le f t  3- bi t I m a g  S h i ft  L e ft 3- b i t -4 0 -2 0 0 20 40 60 80 10 0 1 4 7 1 01 3 1 61 9 Re a l Im a g R e al  S h i f t  Lef t 4- bi t I m ag  S h i f t   Lef t 4- bi t - 180 - 160 - 140 - 120 - 100 -8 0 -6 0 -4 0 -2 0 0 20 40 1 4 7 1 0 1 31 61 9 R eal Im a g R eal  S h if t Le f t  5- bi t I m ag S h if t Le f t  5- bi t - 200 - 150 - 100 -5 0 0 50 100 150 200 14 7 1 0 1 3 1 6 1 9 R eal Im a g R eal  S h i f t Lef t  6- bi t Im a g  S h i f t Lef t  6- bi t -50 0 50 100 150 200 250 300 350 Re a l Ima g Re a l  S h i f t Lef t  7 - bi t I m ag S h i f t Lef t  7 - bi t -3 5 0 -3 0 0 -2 5 0 -2 0 0 -1 5 0 -1 0 0 -5 0 0 1 4 7 1 01 31 61 9 Re a l Im a g Re a l  S h i f t Lef t  8- bi t Im a g  S h i f t Lef t  8- bi t Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 4 ,  N o . 2 ,    Ap r il 20 14   :   295  –  3 02  30 0 Ta ble 2 .   C h ara c t e ri st i c  equat i ons  d e scri bi n g   com p l e x n u m b ers in CBNS form at after sh ift - left op eratio ns  Befo re Shi ft-L eft   After  Shi ft-Le f t   by 1-bit   After  Shi ft-Le f t   by 2-bits   Real old   Im aginary old   Real new   Im aginary new   Real new   Im aginary new   +   0   Real old   +Real old  0  2Real old     0   Real old   +Real old  0  2Real old   0   +   Im ag old   Im ag old   +2Im ag old  0  0     Im ag old   Im ag old   +2Im ag old  0  +   +   2Real old   0 +2Real old   2I m a g old   +     2I m a g old   2Real old   +2Im ag old     +   2I m a g old   2Real old   +2Im ag old       2Real old   0 +2Real old   2I m a g old   Befo re Shi ft-L eft   After  Shi ft-Le f t   by 3-bits   After  Shi ft-Le f t   by 4-bits   Real old   Im aginary old   Real new   Im aginary new   Real new   Im aginary new   +   0   +2Real old  +2Real old   4Real old     0   +2Real old  +2Real old   4Real old   0   +   2I m a g old   +2Im ag old  0  4I m a g old   0     2I m a g old   +2Im ag old  0  4I m a g old   +   +   0 +4 I m ag old   4Real old   4I m a g old   +     +4Real old  0  4Real old   4I m a g old     +   +4Real old  0  4Real old   4I m a g old       +4Real old  0  4Real old   4I m a g old   Before Shift-Left  After Shift-Left  by  5- bits  After Shift-Left  by  6- bits  Real old   Im aginary old   Real new   Im aginary new   Real new   Im aginary new   +   0   +4Real old +1   4Real old   2   +8Real old     0   4Real old   +4Real old   0   8Real old   0   +   +4Im ag old ¼   +4Im ag old +   8I m a g old   ½   0     4I m a g old +   4I m a g old ¼   +8Im ag old ¼     +   +   +8Real old ¼     8Real old ¼   +8Im ag old ¾   +     0   8I m a g old   +8Real old   +8Im ag old ¼     +   2   +8Im ag old   8Real old +1½   8I m a g old 2       8Real old   ½   +8Real old   8I m a g old +   Befo re Shi ft-L eft   After  Shi ft-Le f t   by 7-bits   After  Shi ft-Le f t   by 8-bits   Real old   Im aginary old   Real new   Im aginary new   Real new   Im aginary new   +   0   8Real old +1 ½   8Real old 2   +16R eal old   +3½     0   +8Real old   +8Real old ¼   16Real old     0   +   +8Im ag old   8I m a g old +   1   +16Im a g old   0     8I m a g old ¼   +8Im ag old ¾   +1   16 I m ag old +   +   +   +1   16 I m ag old +   +16R eal old ½   +16Im a g old   +     16Real old + ½     +16R eal old ½   16 I m ag old     +   +16R eal old + ½   +3½   16Real old   +16Im a g old 3       +16R eal old   1   16Real old   16 I m ag old                     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
I J ECE   I S SN 208 8-8 7 0 8       Ana l ysis o f  Multip le-Bit S h ift-Left Op era tions on  C o mp lex  Nu mb ers (Ta r i q  Ja mil)  30 1 4.   CO NCL USI O N   The i m port a nt  rol e  o f  com p l e num bers  i n  al l  ty pes of en gi ne eri ng a ppl i cat i o n s  cann o t  be   un de rst a t e d.  T o  im pro v e t h per f o r m a nce of ari t h m e t i c  op erat i ons i n v o l v i ng t h ese t y pe  of  num bers. C B NS  p r ov id es a v i ab le altern ative to  represen t th ese n u m be rs in a concis e form at with the expectation  of  su bstan tial enhan cem en t in  the sp eed   o f  arit h m et ic o p e ratio n s   d ealin g wi th  th ese typ e o f  nu m b ers.  In th is  pape r,  we ha ve  l ook ed i n   det a i l  on h o w s h i f t - l e ft  o p erat i o ns  of 1 - 8 bi t s  o n  a com p l e x nu m b er represe n t e d i n   CBNS  a ffect t h e si gns  and m a gnitudes  of these num b ers.        ACKNOWLE DGE M ENTS   The  w o r k   pres ent e d i n  t h i s   pape has  bee n  t h e  res u l t   of  a resea r c h   gr ant :  I G / E N G / E C E D/ 0 6 / 0 2   pr o v i d e d  by  Sul t a n Qa bo os  Uni v ersi t y  (O m a n) an d we g r at eful l y  ack no wl ed ge t h e enc o u r a g em ent  rende r e d   to  u s  fo r th is p r oj ect. Prelimin ary resu lts related  to  sing le-b it sh ift-left op eration s   o n  co m p lex   nu m b ers  rep r ese n t e d i n   C B N S ha ve ap peare d  p r ev i o usly in  th e Pro c eed ing s  of th e Canadia n  Conference  on Elec trical  an d Co m p u t er Eng i n e er ing 20 05 , an d (u p- to 4-b its sh if t- lef t   op er atio n s ) in th e Pro ceed i ng s of  the  In tern ation a l Co nferen ce on   Co m p u t er an Co mm u n i catio n  En g i n e ering  200 6. Th p o s itiv feed b a ck   receive d from revie w ers of these  pre v ious publications  prom pted us  to  e nga ge i n  m o re thorough a nd  ext e n d ed a n al y s i s  (up t o  8 - bi t s ) of s h i f t - l e ft  ope rat i o n s  i nvol vi n g  co m p l e x bi nary  num bers an we are  th ank f u l  to th ese rev i ewers  for th eir v a l u ab le in pu t.      REFERE NC ES    [1]   T .  Ja mi l,   Compl ex  Binar y  Number  Sys t em , Sprin g er-Verlag ,  G e r m an y ,  2012.  [2]   T. Jam il, N. H o lm es, D. Blest ,  Towards im plem enta tion of a binar y  number  sy stem for complex numbers,   Proceed ings of  t h e IE EE  Southe astcon , 2000 , pp . 268-274 [3]   T. J a m il,  The  co m p lex binar y  nu m b er s y s t em : Ba s i c ari t hm etic m a de s i m p le,   IEE E  Pot e ntia ls  20(5), 2002, pp . 39- 41.  [4]   T.  Jamil,   B.  Arafeh,  A.  AlHabsi,  Hardware implemen tation and performance ev aluati on of complex binar y   adder   designs,  Proceedings of th e 7th   World  Multiconference on Sy stemics, Cyb e rnetic s, and Informatics , 2, 2003, pp.  68- 73.  [5]   T.   Jamil, A.  Abdulghani, A.  AlMaashari, D e sign of  a n i bb le-size  subtr acto r  for ( 1+j)-bas e complex binar y   numbers,  WSEAS Transactions o n  Circuits  and S y stems  3(5), 200 4, pp . 1067-107 2.  [6]   T.  Jam i l ,  A. A bdulghani , A. A l Maashari , Desi gn  and im plem entation  of a n i b b le-size m u ltipl i e r for ( 1 + j)-b ase   complex bin a r y   numbers,  WSEAS Transactions o n  Circuits  and S y stems  4(11), 20 05, pp . 1539-15 44.  [7]   T. Jamil, S. AlA b ri, Design of  a  divi der  cir c uit fo r complex bin a r y  numbers,  Proceedings of the  W o rld Congress on   Engineering and  Computer Scien c e , II. 2010, pp.  832-837.      BIOGRAP HI ES  OF AUTH ORS          Dr. Tariq Jam il is a facult y m e m b er in the Depa rtment of Electrical a nd Compu t er Engineering   at Sultan Qaboos University  (S QU,  Oman) wh ere he   teaches and does research in the ar eas of   com puter ar chit ectur e, p a ral l e l  proces s i ng,  co m puter arithm e t i c,  and cr yp tog r aph y . Be fore  joining th e facu lty   at SQU in  y e ar 2000, he h a been a lecturer  at the University   of New Sout h   W a les, S y dn e y   (Australia) and  the Universit y   o f  Tas m ania, L a u n ces ton (Aus tral ia). Dr. J a m i l   holds a B . Sc.  (Honors) degree in  electr i ca engineering fro m the NWFP  University  o f   Engineering and  Technolog y  (Pakistan) and M.S. /Ph.D. degr ees in computer engineer ing from  the Florida Institute of Techno log y  (USA). He  has authored th r ee books, holds  an Australian  Innovation  Patent on Com p lex  Binar y  Associat iv e Dataflow Pr ocessor, and  has written  over   fort y  res earch p a pers  in refere ed  internat iona l co nferenc e s  and journals . He has  been a rec i pien of resear ch grants from the Australian Resear ch  Council  and SQU. In 1996, he  was awarded th IEEE Com put e r  Societ y ( USA)/Upsilon Pi Ep silon Honor Socie t y  Award  for Academ ic   Excellen c e and  has also serv ed  as a d i stinguished  speaker  in  the  IEEE Computer  Society   (USA)  Distinguished V i sitors Program  (DVP). He is a  se nior m e m b er of  IEEE (USA),  m e m b er of the  IE T  (UK), a Chart e re d E ngi ne e r   ( UK), and  a r e gis t ered  Professional  Engineer (Pak istan).        Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                        I S SN 2 088 -87 08  I J ECE   Vo l. 4 ,  N o . 2 ,    Ap r il 20 14   :   295  –  3 02  30 2     Usman Ali received his  PhD degree in Comp uter S c ienc an d Netw orking f r om Telecom  P a ris T ech , P a ris  (F rance) and M . S c . degr ee in  Signal Processing from the Laborator y  of Signals   and S y stem s (LS S ) , S U P ELEC–Universit y P a ri s 11, Gif-sur- y v e tt e (F rance) . He holds a B.S c .   degree in electr onic engin eerin g from  the GIK In stitute (Pakis tan). He is curr entl y  a Product  Engine er a t  Int e lligen t Im aging  S y stem s Inc. , E d m onton (Canad a), wher e he  do es resear ch and  development in  communication a nd signal processing for transpo r tation industr y .   From 2004  to  2006, he worked as lecturer  at the COMSATS Un iversity  (Pakistan). He w a s an internee  at  Texas Instrum e n t s, Munich, (Ger m a n y ) in 2007  a nd at Fraunhofer  Institute, E r lang en (Germ a n y )   in 2009. He h a authored  sever a l publications in   refereed  intern ational conferences and journ a ls.  Dr. Ali is  als o  a recipi ent of M i cros oft Res earch  European P h s c holars h ip and is  a regis t ere d   Professional En gineer (Pakistan ) . He was in  th e organizing co mmittee of IEEE ICEIS 2006   (Pakistan).     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.