دليل المراجعة · GKU 3
دليل مراجعة التصميم الرقمي (هندسة الحاسب)
تبني هذه الوحدة العتاد من البتات صعوداً. تبدأ بكيفية كتابة الأعداد والحروف بالنظام الثنائي، ثم الجبر البولياني وخرائط كارنوف لتصغير المنطق، ثم الكتل التجميعية القياسية (متعددات الإرسال ومفككات الترميز والجامعات) وعناصر التخزين (الماسكات والقلابات والمسجلات والعدادات). ويجمعها الجزء الثاني بالطريقة التي يُبنى بها المعالج: مسار بيانات ينقل البيانات ويحوّلها، وآلة حالة ترتّب خطواته، والتوقيت الذي يحدد أقصى سرعة للساعة، ولغة وصف العتاد التي تصف ذلك كله للتركيب. وأسئلة الاختبار هنا قصيرة ودقيقة — تحويل، أو تعبير أصغري، أو حالة عداد، أو أقصى تردد للساعة — ولذلك ينتهي كل قسم بأمثلة محلولة بالأرقام.
مبني على المعيار التخصصي الرسمي لهيئة تقويم التعليم والتدريب لهذا الموضوع: كل موضوع مُدرج وكل مخرج تعلّم، مع المعادلات والأشكال والأمثلة المحلولة. الأقسام الكاملة متاحة للأعضاء في التطبيق.
SKU 3.1 · الجبر البولياني وتصميم الدوائر المنطقية
أنظمة الأعداد والنقطة الثابتة وترميز الحروف
تحويل الأعداد الصحيحة والكسور بين النظام العشري والثنائي والست عشري؛ والأعداد الصحيحة ذات الإشارة بالمتمم الثنائي؛ وأعداد النقطة الثابتة؛ وكيف يحوّل ترميزا ASCII وUnicode (UTF-8 وUTF-16) النص إلى بايتات.
الجبر البولياني وشبكات البوابات ثنائية المستوى
العمليات الأساسية والمشتقة، والقوانين المستخدمة لتبسيط التعبير يدوياً، والصيغتان القانونيتان مجموع الجداءات وجداء المجاميع، وكيف يصبح التعبير ثنائي المستوى عتاداً من نوع AND-OR أو OR-AND أو NAND-NAND أو NOR-NOR في المنطق الموجب أو السالب أو المختلط.
خرائط كارنوف والمنطق الأصغري ثنائي المستوى
كيف تحوّل خريطة كارنوف التبسيط الجبري إلى تجميع خلايا متجاورة، وكيف نجد المضمَّنات الأولية والمضمَّنات الأولية الأساسية، وكيف نستفيد من الحالات غير المهمة، وكيف نثبت أن الإجابة أصغرية.
متعددات الإرسال وموزعاتها ومفككات الترميز والمرمّزات
كتل التوجيه الأربع التي يُبنى منها كل مسار بيانات: عمل كل منها ومعادلتها، وكيف تُبنى كتلة عريضة من كتل ضيقة، وكيف ينفذ متعدد الإرسال أو مفكك الترميز دالة بوليانية أياً كانت.
الجامعات والطارحات والمزيحات والمقارنات
الكتل الحسابية لوحدة الحساب والمنطق: نصف الجامع والجامع الكامل، وجامع الحمل المتموج وتأخيره، والطرح والفيضان بالمتمم الثنائي، والإزاحة المنطقية والحسابية، ومقارنات التساوي والمقدار.
الماسكات والقلابات
كيف تخزّن التغذية الراجعة بتاً: الماسكان SR وD، والقلاب D المقدوح بالحافة، والقلابان JK وT مع جداولهما المميزة وجداول الإثارة، وأزمنة الإعداد والإمساك والتأخير من الساعة إلى المخرج التي يعتمد عليها كل تصميم متزامن.
المسجلات ومسجلات الإزاحة والعدادات
مجموعات من القلابات تحفظ الكلمات وتنقل البتات تسلسلياً وتعدّ: المسجل ذو تمكين التحميل، ومسجلات الإزاحة التسلسلية والمتوازية، والعدادات الثنائية المتموجة والمتزامنة، والعدادات بمقياس ، والعدادات الحلقية وعدادات جونسون.
SKU 3.2 · تصميم التحكم ومسار البيانات
مسارات البيانات وإشارات التحكم والتوقيت المتزامن
كيف يُقسم النظام الرقمي إلى مسار بيانات (مسجلات ووحدة حساب ومنطق ومتعددات إرسال) ومتحكم يرتّب خطواته، مكتوباً بترميز نقل المسجلات؛ وتحليل التوقيت الذي يحدد ساعته: فحصا الإعداد والإمساك، وانحراف الساعة، والتردد الأقصى، وزمن الإعداد عند الأطراف والتأخير من الساعة إلى الخرج والتأخير من طرف إلى طرف.
آلات الحالة المنتهية: مور وميلي
من وصف بالكلمات إلى العتاد: مخطط الحالات، وجدول الحالات، وترميز الحالات (ثنائي وغراي والساخن الواحد)، ومعادلات الحالة التالية والمخرج، والفرق بين آلتي مور وميلي، مع التطبيق على كاشف تتابع.
آلات الحالة الخوارزمية ووحدات التحكم ولغات وصف العتاد
مخططات آلة الحالة الخوارزمية طريقةً دقيقة لرسم المتحكم وعمليات النقل بين المسجلات، ووحدة التحكم في معالج بسيط بوصفها آلة حالة خوارزمية، وكيف يُكتب التصميم نفسه بلغة Verilog على مستوى نقل المسجلات، ثم يُحاكى ويُركَّب ويُقاس توقيته على المنطق القابل للبرمجة.
أدلة أخرى في هندسة الحاسب
- دليل مراجعة معمارية الحاسب وتنظيمهGKU 2 · عدد الأقسام: 10
- دليل مراجعة الدوائر والإلكترونياتGKU 1 · عدد الأقسام: 8
- دليل مراجعة البرمجة والخوارزمياتGKU 9 · عدد الأقسام: 10
- دليل مراجعة هندسة النظم والمشاريعGKU 8 · عدد الأقسام: 6
- دليل مراجعة شبكات الحاسبGKU 5 · عدد الأقسام: 9
- دليل مراجعة معالجة الإشاراتGKU 7 · عدد الأقسام: 8
- دليل مراجعة الأنظمة المدمجةGKU 4 · عدد الأقسام: 8
- دليل مراجعة إدارة موارد الأنظمةGKU 6 · عدد الأقسام: 8