計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)

趙宗濤+李艾芳

摘要：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的日益發(fā)展，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也在不斷更新，當(dāng)前計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)必須的環(huán)節(jié)，在軟件產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，這種新技術(shù)可以大大縮短設(shè)計(jì)時(shí)間，節(jié)省了大量的人力、物力和財(cái)力。所以，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)市場(chǎng)開發(fā)至關(guān)重要。本文深入探討了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件的模擬技術(shù)。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)體系 軟件模擬 精度

當(dāng)前社會(huì)早已進(jìn)入了計(jì)算機(jī)時(shí)代，人們的日常生活和工作都離不開計(jì)算機(jī)輔助，計(jì)算機(jī)技術(shù)也不斷更新，變得更為復(fù)雜，處理器技術(shù)也越來越復(fù)雜?，F(xiàn)在單片處理器的晶體管數(shù)量已超過10億。這樣就給計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的制造帶來了資金成本和時(shí)間成本上的大幅度增加。為了解決這個(gè)問題，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)就成為研發(fā)人員的首選。這種技術(shù)可以精確到時(shí)鐘級(jí)別，從根本上解決了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研發(fā)的長(zhǎng)時(shí)間和高成本問題。

1 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的發(fā)展歷程

1.1 萌芽階段 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)漫長(zhǎng)的過程。計(jì)算機(jī)軟件模擬技術(shù)的結(jié)構(gòu)雖然已經(jīng)建立，但是處理器技術(shù)并不完善，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行也不能進(jìn)行合理控制，由于處理器的工作效率低下，所以控制軟件的設(shè)計(jì)也非常緩慢，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的軟件模擬技術(shù)在不斷的探索中緩慢前行。上世紀(jì)八十年代，我國(guó)的計(jì)算機(jī)技術(shù)有了長(zhǎng)足發(fā)展，經(jīng)過長(zhǎng)期不懈的研究，我國(guó)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在獨(dú)立操作數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)和處理器高效利用技術(shù)兩方面有了新的突破。至此，軟件系統(tǒng)可以在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行更好地運(yùn)行，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的控制也更為便捷。計(jì)算機(jī)的運(yùn)行是以收集和處理技術(shù)為基礎(chǔ)的。所以，在計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件技術(shù)的研發(fā)過程中要收集大量的數(shù)據(jù)，并結(jié)合計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)在計(jì)算機(jī)處理器平臺(tái)上對(duì)軟件系統(tǒng)進(jìn)行構(gòu)建和設(shè)計(jì)。這是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)發(fā)展的重要前提，技術(shù)人員由此掌握了計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)建設(shè)的大量數(shù)據(jù)經(jīng)驗(yàn)。

1.2 技術(shù)研發(fā)階段 研發(fā)人員運(yùn)用性能分析模擬技術(shù)改良了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，這樣，團(tuán)建模擬技術(shù)就可以在處理器中進(jìn)行合理運(yùn)用。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的質(zhì)量得到了大幅度的提高，軟件模擬技術(shù)也開始被廣泛運(yùn)用在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)軟件的研發(fā)中。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件的模擬技術(shù)可以對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行更加順利和有效的控制，再結(jié)合性能分析模擬技術(shù)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研發(fā)成本急劇下降。這樣就降低了技術(shù)研發(fā)階段的風(fēng)險(xiǎn)，從根本上節(jié)省了大量的時(shí)間成本和資金成本，保障了研發(fā)單位的經(jīng)濟(jì)利益。在技術(shù)研發(fā)時(shí)，還要考慮到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)升級(jí)、實(shí)際應(yīng)用，使計(jì)算機(jī)技術(shù)的實(shí)用性大幅度提高，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的工作能力成倍增加。

2 開發(fā)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)面臨的問題

2.1 設(shè)備的研發(fā)難度非常之高 計(jì)算機(jī)是一套非常復(fù)雜的系統(tǒng)，如果籠統(tǒng)地將計(jì)算機(jī)的各種特點(diǎn)都運(yùn)用軟件系統(tǒng)模擬是幾乎不可能實(shí)現(xiàn)的。面對(duì)這個(gè)問題，研究人員采用了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的層次劃分技術(shù)，使原本復(fù)雜的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)變得相對(duì)簡(jiǎn)單化。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)就是將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)組成機(jī)構(gòu)進(jìn)行層次劃分。簡(jiǎn)化后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的復(fù)雜性依然很高，給模擬設(shè)備的開發(fā)造成了很大困難，目前計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬設(shè)備的開發(fā)主要利用C語言來進(jìn)行，這種串行結(jié)構(gòu)編程語言給模擬器的實(shí)際開發(fā)造成了長(zhǎng)時(shí)間、高成本的問題。

2.2 模擬設(shè)備精度低，運(yùn)作效果差 模擬設(shè)備的精度低，效率差也是計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬設(shè)備開發(fā)中遇到的問題，在開發(fā)過程中，對(duì)模擬器的具體要求未能進(jìn)行準(zhǔn)確的分析研究；未能透徹理解計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的真正目的等都大大增加了錯(cuò)誤率。另外，一般的研究開發(fā)人員將整體的運(yùn)行效果用檢測(cè)流程中的部分程序指令代替，造成了模擬設(shè)備精度低的問題。

3 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)開發(fā)中問題的應(yīng)對(duì)策略

3.1 將檢測(cè)流程中的執(zhí)行指令進(jìn)行合理減少 性能檢測(cè)流程中標(biāo)準(zhǔn)化指令是不能改變的，但是可以在此基礎(chǔ)上對(duì)系統(tǒng)性能檢測(cè)流程中的執(zhí)行指令進(jìn)行科學(xué)而合理的減少和更正，使模擬器的運(yùn)行結(jié)構(gòu)能表現(xiàn)整體運(yùn)行效果。這樣就可以使模擬器的運(yùn)作時(shí)間大幅度減少，縮短運(yùn)行周期。

3.2 對(duì)模擬程序的指令數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)減少 選擇準(zhǔn)確的模擬程序指令代替原系統(tǒng)整體運(yùn)作結(jié)果，對(duì)模擬程序的指令數(shù)量進(jìn)行適當(dāng)減少，可以提高模擬系統(tǒng)的精確度。在選擇模擬程序指令的時(shí)候，可以采取抽樣選擇程序指令或者是直接結(jié)構(gòu)連續(xù)性指令的方式。一般來說都是采用抽樣統(tǒng)計(jì)的方式選取程序指令，因?yàn)槠渚珳?zhǔn)度更高。

4 結(jié)語

當(dāng)前社會(huì)已進(jìn)入數(shù)字化和信息化時(shí)代，計(jì)算機(jī)技術(shù)在人們的日常生活和工作中運(yùn)用程度越來越高，人們對(duì)計(jì)算機(jī)的性能也不斷提出更高的要求。因此，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件的模擬技術(shù)的運(yùn)用也越來越廣泛，成為軟件開發(fā)必不可少的條件。計(jì)算機(jī)應(yīng)用功能的完善需要開發(fā)人員不斷探索和研究。在開發(fā)過程中，技術(shù)人員要采用正確而有效的方式應(yīng)對(duì)開發(fā)過程中出現(xiàn)的各種問題。這樣才能有效降低軟件開發(fā)的周期，節(jié)省開發(fā)成本，并開發(fā)出實(shí)用性高的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：趙宗濤（1984-），男，安徽亳州人，西安思源學(xué)院，助教，研究方向：軟件工程；李艾芳（1983-），女，安徽亳州人，西安思源學(xué)院，初級(jí)職稱，研究方向：信息管理。endprint