adds a bit extender, see #76

src/main/java/de/neemann/digital/core/Observable.java

@@ -22,10 +22,12 @@ public class Observable {
      * Adds an observer to this observable.
      *
      * @param observer the observer to add
+     * @return observer the observer to add
      */
-    public void addObserver(Observer observer) {
+    public Observer addObserver(Observer observer) {
         if (observer != null)
             observers.add(observer);
+        return observer;
     }
 
     /**

src/main/java/de/neemann/digital/core/arithmetic/BitExtender.java

@@ -0,0 +1,68 @@
+package de.neemann.digital.core.arithmetic;
+
+import de.neemann.digital.core.*;
+import de.neemann.digital.core.element.Element;
+import de.neemann.digital.core.element.ElementAttributes;
+import de.neemann.digital.core.element.ElementTypeDescription;
+import de.neemann.digital.core.element.Keys;
+import de.neemann.digital.draw.elements.PinException;
+import de.neemann.digital.lang.Lang;
+
+import static de.neemann.digital.core.element.PinInfo.input;
+
+/**
+ * Sign extension component
+ */
+public class BitExtender implements Element {
+
+    /**
+     * Description of the sign extend component.
+     */
+    public static final ElementTypeDescription DESCRIPTION
+            = new ElementTypeDescription(BitExtender.class, input("in"))
+            .addAttribute(Keys.ROTATE)
+            .addAttribute(Keys.LABEL)
+            .addAttribute(Keys.OUTPUT_BITS);
+
+    private final ObservableValue out;
+    private final int outBits;
+
+    /**
+     * creates a new instance
+     *
+     * @param attr the components attributes
+     */
+    public BitExtender(ElementAttributes attr) {
+        outBits = attr.get(Keys.OUTPUT_BITS);
+        out = new ObservableValue("out", outBits).setPinDescription(DESCRIPTION);
+    }
+
+    @Override
+    public void setInputs(ObservableValues inputs) throws NodeException {
+        final ObservableValue in = inputs.get(0);
+        final int inBits = in.getBits();
+        if (inBits >= outBits)
+            throw new NodeException(Lang.get("err_notMoreOutBitsThanInBits"));
+
+        final int signMask = 1 << (inBits - 1);
+        final int extendMask = ~((1 << inBits) - 1);
+
+        in.addObserver(() -> {
+            long inValue = in.getValue();
+            if ((inValue & signMask) == 0)
+                out.setValue(inValue);
+            else
+                out.setValue(inValue | extendMask);
+        }).hasChanged();
+    }
+
+    @Override
+    public ObservableValues getOutputs() throws PinException {
+        return out.asList();
+    }
+
+    @Override
+    public void registerNodes(Model model) {
+        // has no nodes! Is just wiring
+    }
+}

src/main/java/de/neemann/digital/core/element/Keys.java

@@ -31,6 +31,12 @@ public final class Keys {
     public static final Key.KeyBits BITS
             = new Key.KeyBits("Bits", 1);
 
+    /**
+     * output bits of sign extender
+     */
+    public static final Key.KeyBits OUTPUT_BITS
+            = new Key.KeyBits("outputBits", 16);
+
     /**
      * number of inputs in simple gates like And and Or
      */

src/main/java/de/neemann/digital/draw/library/ElementLibrary.java

@@ -156,6 +156,7 @@ public class ElementLibrary implements Iterable<ElementLibrary.ElementContainer>
                         .add(BarrelShifter.DESCRIPTION)
                         .add(Comparator.DESCRIPTION)
                         .add(Neg.DESCRIPTION)
+                        .add(BitExtender.DESCRIPTION)
                         .add(BitCount.DESCRIPTION))
                 .add(new LibraryNode(Lang.get("lib_switching"))
                         //.add(Diode.DESCRIPTION) // see class DiodeTest for further information

src/main/resources/lang/lang_de.xml

@@ -476,6 +476,13 @@
     <string name="elem_Neg_pin_in">Eingang des Datenworts, welches im 2-er Komplement negiert werden soll.</string>
     <string name="elem_Neg_pin_out">Gibt das Ergebnis der Negation im 2-er Komplement zurück.</string>
     <string name="elem_Neg_tt">Ein Baustein für die Negation von Datenworten im 2-er Komplement.</string>
+    <string name="elem_BitExtender">Biterweiterung</string>
+    <string name="elem_BitExtender_tt">Erweitert die Bitanzahl eines vorzeichenbehafteten Eingangswertes unter
+        Erhalt des Vorzeichens.</string>
+    <string name="elem_BitExtender_pin_in">Einganswert.
+        Die Eingangsbitzahl muss kleiner sein als die Ausgangsbitzahl!</string>
+    <string name="elem_BitExtender_pin_out">Vorzeichenrichtig erweiterter Eingangswert.
+        Die Eingangsbitzahl muss kleiner sein als die Ausgangsbitzahl!</string>
     <string name="elem_BitCount">Bitzähler</string>
     <string name="elem_BitCount_tt">Gibt die Anzahl der 1-Bits im Eingangswert aus.</string>
     <string name="elem_BitCount_pin_in">Die 1-Bits in diesem Datenwort werden gezählt.</string>
@@ -717,6 +724,7 @@ Sind evtl. die Namen der Variablen nicht eindeutig?</string>
     <string name="err_noMainFoundInManifest">Das Manifest enthält keinen Main-Class-Eintrag!</string>
     <string name="err_mainClass_N_NotFound">Die Klasse {0} wurde nicht gefunden!</string>
     <string name="err_couldNotInitializeMainClass_N">Es konnte keine Instanz der Klasse {0} erzeugt werden!</string>
+    <string name="err_notMoreOutBitsThanInBits">Es muss mehr Eingangsbits als Ausgangsbits geben!</string>
 
     <string name="key_AddrBits">Adress-Bits</string><!-- ROM, RAMDualPort, RAMSinglePort, RAMSinglePortSel, EEPROM -->
     <string name="key_AddrBits_tt">Anzahl der Adress-Bits die verwendet werden.</string>
@@ -896,6 +904,8 @@ Sind evtl. die Namen der Variablen nicht eindeutig?</string>
     <string name="key_showWireBits">Zeigt die Anzahl der Leitungen auf einem Bus</string>
     <string name="key_showWireBits_tt">Zeigt die Anzahl der Leitungen eines Bus an. ACHTUNG: Dieser Wert wird nur beim
         Start der Simulation aktualisiert.</string>
+    <string name="key_outputBits">Anzahl Ausgangsbits</string><!-- BitExtender -->
+    <string name="key_outputBits_tt">Die Anzahl der Ausgangsbits muss größer sein als die Anzahl der Eingangsbits.</string>
 
     <string name="mod_insertWire">Leitung eingefügt.</string>
     <string name="mod_insertCopied">Aus Zwischenablage eingefügt.</string>

src/main/resources/lang/lang_en.xml

@@ -480,6 +480,12 @@
     <string name="elem_Neg_tt">Negation in the 2th complement</string>
     <string name="elem_Neg_pin_in">Input of the data word to be negated in 2th complement</string>
     <string name="elem_Neg_pin_out">Returns the result of the negation in 2th complement.</string>
+    <string name="elem_BitExtender">SignExtend</string>
+    <string name="elem_BitExtender_tt">Increases the bit width of a signed value keeping the values sign.</string>
+    <string name="elem_BitExtender_pin_in">Input value.
+        The input bit width must be smaller than the output bit width!</string>
+    <string name="elem_BitExtender_pin_out">Extended input value.
+        The input bit width must be smaller than the output bit width!</string>
     <string name="elem_BitCount">Bit counter</string>
     <string name="elem_BitCount_tt">Returns the number of 1-bits in the input value.</string>
     <string name="elem_BitCount_pin_in">The input which 1-bits are counted.</string>
@@ -715,6 +721,7 @@ The names of the variables may not be unique.</string>
     <string name="err_noMainFoundInManifest">The manifest does not contain a Main-Class entry!</string>
     <string name="err_mainClass_N_NotFound">Could not find the class {0}!</string>
     <string name="err_couldNotInitializeMainClass_N">Could not create an instance of the class {0}!</string>
+    <string name="err_notMoreOutBitsThanInBits">There must be more input bits than output bits!</string>
 
     <string name="key_AddrBits">Address Bits</string><!-- ROM, RAMDualPort, RAMSinglePort, RAMSinglePortSel, EEPROM -->
     <string name="key_AddrBits_tt">Number of address bits used.</string>
@@ -890,6 +897,8 @@ The names of the variables may not be unique.</string>
     <string name="key_jarPath_tt">A jar file containing additional components implemented in java.</string>
     <string name="key_showWireBits">Shows the number of wires on a bus.</string>
     <string name="key_showWireBits_tt">CAUTION: The value is only updated when the simulation starts.</string>
+    <string name="key_outputBits">Output Bit Width</string><!-- BitExtender -->
+    <string name="key_outputBits_tt">The number of output bits must be greater than the number of input bits.</string>
 
     <string name="mod_insertWire">Inserted wire.</string>
     <string name="mod_insertCopied">Insert from clipboard.</string>

src/test/java/de/neemann/digital/core/arithmetic/BitExtenderTest.java

@@ -0,0 +1,60 @@
+package de.neemann.digital.core.arithmetic;
+
+import de.neemann.digital.core.NodeException;
+import de.neemann.digital.core.ObservableValue;
+import de.neemann.digital.core.element.ElementAttributes;
+import de.neemann.digital.core.element.Keys;
+import junit.framework.TestCase;
+
+public class BitExtenderTest extends TestCase {
+
+    public void testSignExtend() throws Exception {
+        ObservableValue in = new ObservableValue("in", 4);
+
+        BitExtender bitExtender = new BitExtender(new ElementAttributes().set(Keys.OUTPUT_BITS, 8));
+        bitExtender.setInputs(in.asList());
+        assertEquals(1, bitExtender.getOutputs().size());
+        ObservableValue out = bitExtender.getOutputs().get(0);
+
+        check(in, out, 0, 0);
+        check(in, out, 1, 1);
+        check(in, out, 7, 7);
+        check(in, out, 8, -8);
+        check(in, out, 9, -7);
+        check(in, out, -1, -1);
+        check(in, out, -2, -2);
+    }
+
+    public void testSignExtendInit() throws Exception {
+        ObservableValue in = new ObservableValue("in", 4).setValue(1);
+
+        BitExtender bitExtender = new BitExtender(new ElementAttributes().set(Keys.OUTPUT_BITS, 8));
+        bitExtender.setInputs(in.asList());
+
+        assertEquals(1, bitExtender.getOutputs().get(0).getValue());
+    }
+
+
+    private void check(ObservableValue in, ObservableValue out, int inVal, int outVal) {
+        in.setValue(inVal);
+        assertEquals(outVal, (byte) out.getValue());
+    }
+
+    public void testSignExtendError() throws Exception {
+        try {
+            ObservableValue in = new ObservableValue("in", 4);
+            new BitExtender(new ElementAttributes().set(Keys.OUTPUT_BITS, 4)).setInputs(in.asList());
+            fail();
+        } catch (NodeException e) {
+        }
+    }
+
+    public void testSignExtendError2() throws Exception {
+        try {
+            ObservableValue in = new ObservableValue("in", 5);
+            new BitExtender(new ElementAttributes().set(Keys.OUTPUT_BITS, 4)).setInputs(in.asList());
+            fail();
+        } catch (NodeException e) {
+        }
+    }
+}