Bu proje, bilgisayar mimarisinin temel kavramlarını öğretmek ve pratik yapmak amacıyla Logisim Evolution yazılımında tasarlanmış kapsamlı bir 4-bit bilgisayar simülasyonudur. Akademik ve eğitim amaçları için geliştirilmiş olan bu sistem, gerçek bir mikroişlemcinin çalışma prensiplerini basitleştirilmiş bir şekilde göstermektedir.

Proje Hedefleri ve Eğitim Değeri: Bu proje, bilgisayar mühendisliği ve elektrik-elektronik mühendisliği öğrencilerine yönelik olarak tasarlanmış olup, teorik bilgilerin pratik uygulamasını sağlamaktadır. Öğrenciler bu simülasyon sayesinde bilgisayar mimarisinin temel yapı taşlarını görsel olarak anlayabilir, veri akışını gözlemleyebilir ve farklı komutların işlemci üzerindeki etkilerini inceleyebilirler.

Sistem Mimarisi ve Bileşenler:

İşlemci Çekirdeği (CPU Core):

Program Counter (PC): Sıradaki komutu gösteren 4-bit sayaç
Instruction Register (IR): Mevcut komutun saklandığı kayıt birimi
Arithmetic Logic Unit (ALU): Aritmetik ve mantıksal işlemleri gerçekleştiren birim
Register File: Genel amaçlı 4-bit kayıt birimleri seti
Control Unit: Komut çözümleme ve kontrol sinyallerini üreten merkezi birim

Bellek ve Veri Yönetimi:

RAM (Random Access Memory): Program ve veri saklamak için bellek birimi
4-bit Veri Yolu: Tüm bileşenler arası veri transferi için Ana hat
Adres Yolu: Bellek lokasyonlarına erişim için adres sinyalleri

Zamanlama ve Senkronizasyon:

Clock Signal Generator: Sistem genelinde senkron çalışma sağlayan saat üreteci
Senkron Tasarım: Tüm işlemler saat sinyali ile koordineli çalışma
Durum Makinesi: Komut çevrimlerini yöneten finite state machine

💻 Komut Seti Mimarisi: Sistem, basit ama etkili bir komut seti içermektedir:

Aritmetik Komutlar: Toplama, çıkarma ve temel matematik işlemleri
Mantıksal Komutlar: AND, OR, XOR, NOT operasyonları
Veri Transfer Komutları: Kayıt ve bellek arasında veri taşıma
Kontrol Komutları: Dallanma ve çevrim kontrolü

🔬 Simülasyon Özellikleri:

Gerçek Zamanlı Çalışma: Adım adım veya sürekli simülasyon modları
Görsel Geri Bildirim: LED'ler ve display'ler ile durum gösterimi
Debug Özellikleri: Kayıt değerlerinin ve bellek içeriğinin izlenmesi
Etkileşimli Kontrol: Manuel saat darbeleri ve reset funkcionalitesi

📚 Eğitim Uygulamaları: Bu proje, aşağıdaki akademik konularda pratik uygulama imkanı sunmaktadır:

Bilgisayar Mimarisi: Von Neumann mimarisi ve temel prensipler
Dijital Tasarım: Kombinasyonel ve ardışıl devre tasarımı
Mikroişlemci Tasarımı: CPU internal yapısı ve çalışma mekanizması
Komut Seti Mimarisi: Instruction Set Architecture (ISA) kavramları
Kontrol Ünitesi Tasarımı: Hardwired ve microprogrammed control

🛠️ Teknik Özellikler:

Platform: Logisim Evolution (Cross-platform)
Veri Genişliği: 4-bit işlemci mimarisi
Bellek Kapasitesi: Programlanabilir RAM boyutu
Simülasyon Hızı: Değişken clock frequency ayarları
Genişletilebilirlik: Modüler tasarım ile ek özellik entegrasyonu

🔄 Geliştirme Potansiyeli: Mevcut tasarım, daha gelişmiş özellikler için temel oluşturmaktadır:

8-bit veya 16-bit genişletme
Daha karmaşık komut seti implementasyonu
Pipeline mimarisi eklenmesi
Cache memory entegrasyonu
Interrupt handling sistemi

📋 Kullanım Senaryoları:

Bilgisayar mimarisi derslerinde laboratuvar uygulaması
Mikroişlemci tasarımı eğitimi
Dijital sistem tasarımı pratikleri
Kendi başına öğrenme ve araştırma projesi
Daha karmaşık sistemler için prototype geliştirilmesi

Bu proje, teorik bilgilerin pratik uygulamasını sağlayarak, bilgisayar sistemlerinin çalışma prensiplerinin derinlemesine anlaşılmasına katkı sağlamaktadır. Açık kaynak yapısı sayesinde, eğitim kurumları ve bireysel öğrenciler tarafından serbestçe kullanılabilir ve geliştirilebilir.