محاكاة منطقية

الموسوعة الحرة

محاكاة المنطق هي استخدام برامج المحاكاة للتنبؤ بسلوك الدوائر الرقمية ولغات وصف الأجهزة . [ 1 ] [ 2 ] يمكن إجراء المحاكاة على درجات متفاوتة من التجريد المادي ، مثل مستوى الترانزستور ، ومستوى البوابة ، ومستوى نقل السجلات (RTL)، ومستوى النظام الإلكتروني (ESL)، أو المستوى السلوكي.

يُستخدم في التحقق

يمكن استخدام محاكاة المنطق كجزء من عملية التحقق في تصميم الأجهزة. [ 3 ]

تتميز المحاكاة بتوفيرها تجربة استخدام مألوفة للمستخدم، إذ تُبنى باستخدام نفس اللغة والرموز المستخدمة في التصميم. وبفضل إتاحة التفاعل المباشر للمستخدم مع التصميم، تُعدّ المحاكاة وسيلة طبيعية للمصمم للحصول على ملاحظات حول تصميمه.

مدة المحاكاة

يتناسب مستوى الجهد المطلوب لتصحيح الأخطاء والتحقق من التصميم طرديًا مع نضج التصميم. ففي المراحل الأولى من التصميم، تُكتشف الأخطاء والسلوكيات غير الصحيحة عادةً بسرعة. ومع نضج التصميم، تتطلب المحاكاة وقتًا وموارد أكثر لتشغيلها، ويستغرق اكتشاف الأخطاء وقتًا أطول تدريجيًا. ويُعدّ هذا الأمر إشكاليًا بشكل خاص عند محاكاة مكونات الأنظمة الحديثة؛ إذ يتطلب كل مكون يتغير حالته في دورة ساعة واحدة في المحاكاة عدة دورات ساعة لمحاكاته.

قد يكون الحل المباشر لهذه المشكلة هو محاكاة الدائرة على مصفوفة بوابات قابلة للبرمجة ميدانيًا . كما يمكن استكشاف التحقق الرسمي كبديل للمحاكاة، مع العلم أن البرهان الرسمي ليس ممكنًا أو مناسبًا دائمًا.

تتمثل إحدى الطرق المحتملة لتسريع محاكاة المنطق في استخدام الحسابات الموزعة والمتوازية . [ 4 ]

للمساعدة في قياس مدى شمولية المحاكاة، توجد أدوات لتقييم تغطية الكود ، [ 5 ] والتغطية الوظيفية، وتغطية آلة الحالة المحدودة (FSM)، والعديد من المقاييس الأخرى. [ 6 ]

محاكاة الأحداث مقابل محاكاة الدورة

تتيح محاكاة الأحداث تضمين معلومات توقيت بسيطة في التصميم، وهي التأخير اللازم لانتقال الإشارة من مكان إلى آخر. أثناء المحاكاة، تُتتبع تغيرات الإشارة على شكل أحداث. يؤدي أي تغيير في وقت محدد إلى إطلاق حدث بعد تأخير معين. تُصنف الأحداث حسب وقت حدوثها، وعند معالجة جميع الأحداث الخاصة بوقت معين، يُقدم الوقت المُحاكى إلى وقت الحدث المُجدول التالي. تعتمد سرعة تشغيل محاكاة الأحداث على عدد الأحداث المطلوب معالجتها (مقدار النشاط في النموذج). [ 7 ]

على الرغم من أن محاكاة الأحداث يمكن أن توفر بعض الملاحظات المتعلقة بتوقيت الإشارة، إلا أنها ليست بديلاً عن تحليل التوقيت الثابت .

في محاكاة الدورة، لا يمكن تحديد التأخيرات. يُستخدم نموذج دقيق للدورة، ويتم تقييم كل بوابة في كل دورة. لذلك، تعمل محاكاة الدورة بسرعة ثابتة، بغض النظر عن نشاط النموذج. قد تستفيد التطبيقات المُحسّنة من انخفاض نشاط النموذج لتسريع المحاكاة عن طريق تخطي تقييم البوابات التي لم تتغير مدخلاتها. بالمقارنة مع محاكاة الأحداث، تميل محاكاة الدورة إلى أن تكون أسرع، وقابلة للتوسع بشكل أفضل، وأكثر ملاءمة لتسريع/محاكاة الأجهزة.

مع ذلك، تشير اتجاهات تصميم الرقائق إلى أن محاكاة الأحداث تكتسب أداءً نسبيًا أفضل نظرًا لانخفاض عامل النشاط في الدائرة (بفضل تقنيات مثل التحكم في تردد الساعة والتحكم في الطاقة ، والتي أصبحت شائعة الاستخدام لتقليل استهلاك الطاقة). في هذه الحالات، ولأن محاكاة الأحداث تحاكي الأحداث الضرورية فقط، فقد لا يُمثل الأداء عائقًا مقارنةً بمحاكاة الدورات. كما تتميز محاكاة الأحداث بمرونة أكبر، حيث تتعامل مع خصائص تصميم يصعب التعامل معها باستخدام محاكاة الدورات، مثل المنطق غير المتزامن وترددات الساعة غير المتوافقة. ونظرًا لهذه الاعتبارات، تتمتع جميع برامج محاكاة المنطق التجارية تقريبًا بإمكانية محاكاة الأحداث، حتى وإن كانت تعتمد بشكل أساسي على تقنيات الدورات. [ 8 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ لونغ-ترنغ وانغ؛ ياو-وين تشانغ؛ كوانغ-تينغ (تيم) تشنغ (11 مارس 2009). أتمتة التصميم الإلكتروني: التركيب والتحقق والاختبار . مورغان كوفمان. ISBN 978-0-08-092200-3.
  2. ↑ ف. ليتوفسكي؛ مارك زولينسكي (31 ديسمبر 1996). محاكاة وتحسين دوائر VLSI . سبرينغر ساينس آند بيزنس ميديا. ISBN 978-0-412-63860-2.
  3. ↑ بومبيري، نيكولا؛ فومي، فرانكو؛ برافاديلي، غراتسيانو (مايو 2006). تصميم الأجهزة ومحاكاتها للتحقق . سلسلة محاضرات في علوم الحاسوب. الصفحات 1-29 . 
  4. ↑ نظام برمجي لمحاكاة المنطق الموزع القائم على الأحداث . لاديجينسكي واي في، بوبوف واي في. وقائع ورشة عمل IEEE للتصميم والاختبار بين الشرق والغرب (EWDTW'05). IEEE EWDTW، 2005، ص 119-122 ISBN 966-659-113-8
  5. ↑ وانغ، تسو-هوا وتان، تشونغ غوان (1995). تغطية عملية للشيفرة في لغة فيريلوج . مؤتمر IEEE الدولي للغة فيريلوج HDL لعام 1995. IEEE. الصفحات 99-104 . {{cite conference}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  6. ↑ جو، جينغ يانغ وليو، تشين نان جيمي (1999). تقنيات تحليل التغطية للتحقق من صحة تصميم لغات وصف الأجهزة . لغات تصميم رقائق آسيا والمحيط الهادئ. ص 48-55 . {{cite conference}}: صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين ( رابط )
  7. ↑ "بيئة نمذجة ومحاكاة الشبكات" (ملف PDF) . مركز المعلومات التقنية الدفاعية . تم الاطلاع عليه في 1 يناير 2023 .
  8. ↑ دليل أتمتة التصميم الإلكتروني للدوائر المتكاملة، من تأليف لافانيو ومارتن وشيفر، رقم ISBN 0-8493-3096-3، وهو مسح لمجال تصميم الدوائر الإلكترونية. تم استخلاص الملخص أعلاه، بإذن، من المجلد الأول، الفصل 16، المحاكاة الرقمية، بقلم جون سانغينيتي.