計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件的模擬技術(shù)研究

摘 要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以及現(xiàn)代生活水平的提高，人們對(duì)計(jì)算機(jī)體系的性能要求也越來越高。而計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)也日益興起，其對(duì)計(jì)算機(jī)的軟件開發(fā)有著重要的作用。本文通過闡述計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的概念，以及其軟件模擬的關(guān)鍵技術(shù)，在分析計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)研發(fā)過程中所遇到問題的同時(shí)，也提出了解決問題的有效策略。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)；軟件模擬技術(shù)；發(fā)展；措施

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的飛速發(fā)展，計(jì)算機(jī)已經(jīng)成為系統(tǒng)設(shè)計(jì)及信息處理的核心工具。體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)對(duì)于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)而言是必不可少的技術(shù)手段，通過體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)能夠不但最大程度的降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的費(fèi)用以及時(shí)間，而且也極大提高了設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)說白了就是通過現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件，對(duì)系統(tǒng)硬件在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的使用情況以及性能進(jìn)行模擬，由于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)具有一定的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)，因此，其目前已經(jīng)成為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中必不可少的手段。在分析計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)研發(fā)過程中所遇到問題的同時(shí)，也提出了解決問題的有效策略。

一.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬在研發(fā)中存在的問題

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)雖然具有一定的優(yōu)勢(shì)，但也有一定的技術(shù)難題制約著其發(fā)展，例如計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬器的開發(fā)難度大、軟件模擬器的處理精度較差等。

（一）計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬器的研發(fā)具有一定的難度

眾所周知，計(jì)算機(jī)信息處理系統(tǒng)及其復(fù)雜，如果僅通過軟件模擬器就想體現(xiàn)其在運(yùn)行過程中，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各個(gè)部件的工作狀態(tài)，幾乎是不可能的。將復(fù)雜化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單化處理最有效的方式就是對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分層處理。而體系結(jié)構(gòu)就是在這個(gè)基礎(chǔ)上簡(jiǎn)化了系統(tǒng)，但經(jīng)過分層處理之后的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，對(duì)于人們研究來說還是很復(fù)雜。另外，當(dāng)前計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的編程語言都是采用串行結(jié)構(gòu)的C語言，利用C語言對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部元件進(jìn)行模擬，不但耗時(shí)嚴(yán)重，而且如果中間一旦出現(xiàn)失誤，那么整個(gè)編程語句將無法運(yùn)行[4]。

（二）模擬器的處理精度較差

軟件模擬器的運(yùn)行精度較差主要是因?yàn)槟M器在研發(fā)過程中的設(shè)計(jì)不合理，或者是模擬器沒有應(yīng)用合理的策略。軟件模擬器的開發(fā)主要經(jīng)歷三個(gè)步驟，首先是模擬器在理論上的研究及設(shè)計(jì)思路，其次是設(shè)計(jì)符合計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的模擬器，最后則是實(shí)現(xiàn)模擬器的正常功能。軟件在研發(fā)的過程中如果出現(xiàn)失誤，對(duì)于第一個(gè)步驟而言，很有可能出現(xiàn)不能夠正確分析計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的各種模擬需求。對(duì)于第二個(gè)步驟而言，所造成的設(shè)計(jì)失誤極有可能就是不能夠正切構(gòu)建計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部，導(dǎo)致模擬器的錯(cuò)誤設(shè)計(jì)。另外，模擬器的運(yùn)行時(shí)間也會(huì)影響模擬器的使用精度，運(yùn)行時(shí)間越長(zhǎng)，則使用精度就越差。總而言之，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬器的設(shè)計(jì)之所以對(duì)軟件模擬技術(shù)很重要，則是因?yàn)槠溥€是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。甚至可以說，軟件模擬器的質(zhì)量決定者計(jì)算機(jī)處理器的設(shè)計(jì)質(zhì)量和效率。

二.解決計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)研發(fā)問題的措施

（一）降低計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能測(cè)試程序中的輸入?yún)?shù)

為了縮短對(duì)模擬器的性能測(cè)試的程序運(yùn)行時(shí)間，首先要在不改變標(biāo)準(zhǔn)化的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能測(cè)試中的運(yùn)行指令的前提下，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)性能檢測(cè)程序中的輸入?yún)?shù)進(jìn)行科學(xué)合理的更正，這種方式不僅能夠利用少量的輸入?yún)?shù)使模擬器正常運(yùn)行，而且還保證了模擬器運(yùn)行結(jié)構(gòu)準(zhǔn)確代表計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)程序指令的模擬運(yùn)作結(jié)果，不僅提升了模擬器運(yùn)行的精度，而且還有效的降低了模擬器在運(yùn)行性能檢測(cè)程序過程中的運(yùn)作時(shí)間[5]。

（二）減少運(yùn)作模擬程序指令數(shù)量

在對(duì)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件的性能進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)性能檢測(cè)程序的過程中，要科學(xué)合理的采用正確的模擬程序指令進(jìn)行操作，并用這些指令運(yùn)作的結(jié)果代替原有的運(yùn)作結(jié)果。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，準(zhǔn)確的模擬程序指令是提高模擬運(yùn)作速度和精度的最佳方法。通常情況下，可利用統(tǒng)計(jì)方式抽樣選擇運(yùn)行程序指令和直接性截獲連續(xù)程序指令這兩種方式選擇運(yùn)作模擬程序指令。其中，直接性截獲連續(xù)程序指令的操作過程與統(tǒng)計(jì)方式抽樣選擇運(yùn)行的程序指令方式相比較為容易，但缺點(diǎn)就是精度低，而統(tǒng)計(jì)方式抽樣選擇運(yùn)行程序指令雖然操作過程較為復(fù)雜，但其模擬精度高。

三.總結(jié)

隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更新頻率的加快，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的重要性日益凸顯，從上述內(nèi)容可得知，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的工作內(nèi)容主要是針對(duì)計(jì)算機(jī)中央處理器以及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。模擬技術(shù)水平在很大程度上影響著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)效果和計(jì)算機(jī)處理器的制作水平。其次，由于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)具有一定的優(yōu)勢(shì)，所以其注定將成為信息時(shí)代人們關(guān)注和研究的重點(diǎn)問題。而計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)也必將會(huì)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的重點(diǎn)技術(shù)。

參考文獻(xiàn)

[1]李振.淺析計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)[J].大科技.2016（3）.

[2]閆雨石.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)淺析[J].工業(yè).2016（9）：00262-00262.

[3]杜兆芳.試論計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的軟件模擬技術(shù)[J].電腦知識(shí)與技術(shù).2016（22）.

作者簡(jiǎn)介：肖緒焱，男，1994.3，漢，籍貫：湖北省黃石市，本科，本科在讀，主要研究方向：軟件工程。