Componentes de cada Nivel de Diseño.

Se puede dividir un sistema digital en dos partes: una unidad de procesamiento de datos y una unidad de control de programa. En el modelo simple de un computador mostrado en la figura 5.1, la CPU es la parte de procesamiento de datos, mientras que la memoria, que contiene los programas a ser ejecutados, es la parte de control. La CPU además, está dividida en dos partes, una unidad aritmética y lógica (la parte de procesamiento de datos) y la unidad de control de programa (la parte de control). La distinción entre unidades de datos y de control está basado en el reconocimiento implícito respecto de un subconjunto de información procesada por la máquina como sus propios datos. Los componentes y conexiones (rutas de datos) recorridos por los datos constituyen la unidad de procesamiento de datos. El resto de la máquina es la unidad de control.
Los trayectos a ser recorridos por los datos y las operaciones a ejecutar en cada punto del tiempo por la unidad de procesamiento de datos son especificados por la unidad de control. La figura 5.1 ilustra la idea descrita anteriormente.

Figure 5.1: División usual de un sistema dentro de unidades de control y procesamiento de datos.

El diseño de un sistema complejo que posee las dos unidades ya descritas y mencionadas anteriormente, los cuales pueden llegar a constituir un procesador, puede ser visto respecto de varios niveles diferentes. Al menos tres niveles de real importancia se pueden identificar en el diseño de un computador digital: el nivel de procesador, el nivel registro (también llamado nivel de transferencia de registro), y el nivel de compuertas (también llamado nivel de lógica digital). La figura 5.2 lista los componentes típicos reconocidos en cada nivel. Las fronteras entre los niveles no están muy claras, pero es muy común encontrar descripciones que incluyen componentes de más de un nivel.

Figure 5.2: Componentes de los niveles de diseño.

• VLSI: Very Large Scale Integration
• LSI: Large Scale Integration
• MSI: Medium Scale Integration
• SSI: Short Scale Integration

Es de costumbre referirse al diseño por niveles como alto o bajo, dependiendo obviamente de la complejidad de sus componentes; los componentes más complejos son los de más alto nivel.
En sistemas que son bastante complejos, ya sean natural o artificial, tienden a tener una organización jerárquica. Así, si se pretende diseñar un sistema complejo usando circuitos SSI, el proceso de diseño podría consistir de las siguientes tres etapas:

1. Etapa 1. Especificar la estructura de nivel de procesador del sistema.
2. Etapa 2. Especificar la estructura de nivel de registro de cada componente distinto en la etapa 1.
3. Etapa 3. Especificar la estructura de nivel de compuertas de cada componente distinto identificado en la etapa 2.

Esta forma de diseño fue denominada diseño top-down o estructurado, que es extensivamente usado tanto para el diseño de hardware y de software.