إن هيكل التجهيزات الصغيرة هو جانب أساسي من جوانب هندسة الحاسوب، وهو يحدد كيفية تصميم المعالج وكيفية تنفيذ التعليمات، ويساعد فهم الهيكل على تحقيق الأداء الأمثل وتطوير نظم فعالة.

أساسيات هيكل المعالجات الدقيقة

ويتألف جهاز معالجة جزئي من عدة عناصر رئيسية، منها وحدة المنطق الخبيث، ووحدة المراقبة، والسجلات والحافلات، وتعمل هذه المكونات معاً لتجهيز البيانات وتنفيذ التعليمات.

ويحدد الهيكل كيفية تفاعل هذه المكونات وكيفية إعداد التعليمات وإلغاءها وتنفيذها، وتشمل البنيانات المشتركة نظام " RISC " (الحساب الإلكتروني المخفض) و " سي سي سي سي سي " (الحساب الإلكتروني " كومبلكس " ).

تصميم أجهزة صغيرة

ويشتمل تصميم مجهز مصغر على عدة خطوات، بدءا بتحديد هيكل مجموعة التعليمات (ISA). وتحدد الوكالة الدولية للطاقة الذرية مجموعة التعليمات التي يمكن للمعالج تنفيذها.

ثم يختار المصممون مسار البيانات ومنطق الرقابة، ويحددون كيفية انتقال البيانات داخل المجهز وكيفية إدارة التعليمات، وكثيرا ما تستخدم أدوات المحاكاة لاختبار التصميم قبل التلفيق.

التنفيذ والاختبار

وبعد الانتهاء من تصميمه، يتم تنفيذه باستخدام لغات وصف المعدات مثل VHDL أو Verilog، ثم يجري محاكاة التنفيذ للتحقق من الأداء الوظيفي والأداء.

وتشمل الاختبارات المادية نسيج المجهزات الدقيقة وتشغيل تطبيقات العالم الحقيقي لضمان تلبيتها للمواصفات، فالتخفيض والارتقاء بها أمران بالغا الأهمية خلال هذه المرحلة.

  • Instruction set structure (ISA)
  • تصميم مسار البيانات
  • منطق وحدة التحكم
  • لغات وصف البرامجيات (HDLs)
  • التعبئة والاختبار