محاكي هندسة الحاسوب

محاكي النظام الكامل هو محاكاة معمارية تعتمد على التنفيذ، وتتميز بمستوى عالٍ من التفصيل يسمح بتشغيل حزم برمجية كاملة من أنظمة حقيقية على المحاكي دون أي تعديل. يوفر محاكي النظام الكامل أجهزة افتراضية مستقلة عن طبيعة الحاسوب المضيف. يتضمن نموذج النظام الكامل عادةً أنوية المعالج ، والأجهزة الطرفية ، والذاكرة ، وحافلات الربط البيني، ووصلات الشبكة . أما برامج المحاكاة فهي محاكيات أنظمة كاملة تحاكي الأجهزة القديمة بدلاً من الأجهزة قيد التطوير.

تتميز محاكاة النظام الكامل، مقارنةً بمحاكاة مجموعة التعليمات، بأنها تسمح بتشغيل برامج تشغيل الأجهزة وأنظمة التشغيل الحقيقية، وليس مجرد برامج منفردة. وبالتالي، تُمكّن محاكاة النظام الكامل من محاكاة أجهزة الكمبيوتر الفردية وعُقد الكمبيوتر المتصلة بالشبكة بكل برامجها ، بدءًا من برامج تشغيل أجهزة الشبكة وصولًا إلى أنظمة التشغيل، ومكدسات الشبكة ، والبرمجيات الوسيطة ، والخوادم ، وبرامج التطبيقات .

يمكن لمحاكاة النظام الكامل تسريع عملية تطوير النظام من خلال تسهيل اكتشاف العيوب وإعادة إنتاجها وإصلاحها. ويُعدّ استخدام المعالجات متعددة النوى من العوامل الدافعة للحاجة إلى محاكاة النظام الكامل، إذ قد يكون من الصعب للغاية، بل ويستغرق وقتًا طويلاً، إعادة إنتاج الأخطاء وتصحيحها دون بيئة تحكم توفرها الأجهزة الافتراضية. ^{[ 1 ]} كما يتيح ذلك تطوير البرمجيات قبل جاهزية الأجهزة، ^{[ 2 ]} مما يُساعد على التحقق من صحة قرارات التصميم.

المحاكي الدقيق للدورة هو برنامج حاسوبي يحاكي بنية دقيقة على أساس دورة تلو الأخرى. في المقابل، يحاكي محاكي مجموعة التعليمات بنية مجموعة التعليمات عادةً بشكل أسرع، ولكنه ليس دقيقًا على مستوى الدورة لتنفيذ محدد لهذه البنية؛ وغالبًا ما يُستخدم عند محاكاة الأجهزة القديمة، حيث تُعد دقة التوقيت مهمة لأسباب تتعلق بالتوافق مع الأنظمة القديمة. كما يُستخدم المحاكي الدقيق للدورة غالبًا عند تصميم معالجات دقيقة جديدة ، إذ يمكن اختبارها وقياس أدائها بدقة (بما في ذلك تشغيل نظام تشغيل كامل أو مُجمِّعات) دون الحاجة إلى بناء شريحة فعلية، كما يُمكن تعديل التصميم بسهولة عدة مرات لتحقيق الخطة المرجوة. 

يجب أن تضمن المحاكيات الدقيقة للدورة تنفيذ جميع العمليات في الوقت الافتراضي المناسب (أو الحقيقي إن أمكن) - التنبؤ بالتفرع، وفقدان ذاكرة التخزين المؤقت، وعمليات الجلب، وتوقفات خط الأنابيب، وتبديل سياق الخيوط، والعديد من الجوانب الدقيقة الأخرى للمعالجات الدقيقة.