計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)探析

楊建邦

摘 要：隨著科技的發(fā)展，人們對(duì)計(jì)算機(jī)的要求越來(lái)越高，在這種情況下，促使了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的發(fā)展，模擬技術(shù)的實(shí)現(xiàn)有效縮短了計(jì)算機(jī)軟件的設(shè)計(jì)時(shí)間，從而減少設(shè)計(jì)成本，有利于計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，該技術(shù)的使用也存在一此問(wèn)題，對(duì)此，本文對(duì)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)使用模擬技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)；模擬技術(shù)；問(wèn)題與措施

1.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)概念

所謂的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)就是使用計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)，將計(jì)算機(jī)系統(tǒng)硬件的功能和性能進(jìn)行模擬，并通過(guò)模擬技術(shù)對(duì)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件進(jìn)行研究和設(shè)計(jì)，反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以得到準(zhǔn)確的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，從而完成軟件開發(fā)。軟件開發(fā)與硬件開發(fā)相比，具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)周期比較短，開發(fā)成本較低，在設(shè)計(jì)上可以根據(jù)實(shí)際要求進(jìn)行修改，具有較強(qiáng)的靈活性，而模擬技術(shù)在計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件的使用上，可以縮短開發(fā)周期和減少成本，對(duì)軟件的開發(fā)有重要的意義。

2.結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的種類

近幾年，人們對(duì)結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的研究逐漸加深，取得了不錯(cuò)的成績(jī)，通過(guò)一段漫長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，目前我國(guó)在該方面問(wèn)題的研究出與多元化體制。通過(guò)合理的劃分，對(duì)模擬技術(shù)進(jìn)行探討，對(duì)問(wèn)題分析具有積極意義。

2.1劃分類別

劃分結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)需要考慮處理器本身的特點(diǎn)，依據(jù)具體情況可以劃分為兩種類型，即單個(gè)處理系統(tǒng)和多處理器系統(tǒng)模擬。在目標(biāo)問(wèn)題的劃分上，依據(jù)模擬情況而定，可以分為性能、功能、消耗、發(fā)熱模擬。

2.2跟蹤驅(qū)動(dòng)模擬

跟蹤模擬技術(shù)是整個(gè)模擬技術(shù)形態(tài)中的一種主要類型，該技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，其主要被應(yīng)用在置換算法中。在高速管理算法的具體作用下，實(shí)現(xiàn)高效跟蹤驅(qū)動(dòng)模塊。在具體操作中，完成指令傳輸，需要將獲取到的信息進(jìn)行處理，并將信息作為模擬處理器，執(zhí)行相應(yīng)的輸人操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)功能面和性能雙方面的模擬。該項(xiàng)模擬技術(shù)在具體應(yīng)用中的最大優(yōu)勢(shì)，就是調(diào)節(jié)起來(lái)相對(duì)比較簡(jiǎn)單，節(jié)省時(shí)間，對(duì)工作人員的要求較低，其性能在具體應(yīng)用中容易得到發(fā)揮。當(dāng)然，為了提升結(jié)構(gòu)軟件模擬性能，對(duì)模擬器的模擬，應(yīng)在適當(dāng)?shù)那闆r下開展，從而避免模擬不當(dāng)情況的發(fā)生。

2.3執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模擬

關(guān)系驅(qū)動(dòng)模擬執(zhí)行中的各項(xiàng)因素，在具體處理中，要結(jié)合人為執(zhí)行中的各項(xiàng)因素，從而掌握模擬器的具體輸出情況。因此，應(yīng)當(dāng)在制定模擬技術(shù)的基礎(chǔ)下，對(duì)指令程序的具體情況進(jìn)行詳細(xì)探索，從而使動(dòng)態(tài)指令的作用能夠得到合理發(fā)揮。

3.計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)存在的問(wèn)題

3.1開發(fā)難度大

計(jì)算機(jī)的整體運(yùn)行系統(tǒng)比較復(fù)雜，軟件和硬件在運(yùn)行時(shí)只對(duì)部分功能進(jìn)行控制，使用模擬技術(shù)不能對(duì)整體進(jìn)行模擬，操作難度比較大，因此，需要將系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，從而形成體系結(jié)構(gòu)，即使在簡(jiǎn)化后，系統(tǒng)還是比較復(fù)雜，軟件開發(fā)的難度并沒(méi)有得到實(shí)際性的降低。目前，在進(jìn)行軟件開發(fā)時(shí)，還需要進(jìn)行編程，一方面需要大量的時(shí)間，另一方面出現(xiàn)錯(cuò)誤的幾率比較高。在開發(fā)時(shí)需要從零開始，開發(fā)的難度大，使用模擬技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，所得到的結(jié)果不易被接受，需要大量的時(shí)間進(jìn)行反復(fù)推敲。

3.2模擬操作時(shí)間長(zhǎng)

在實(shí)際進(jìn)行模擬操作時(shí)，需要對(duì)運(yùn)行的全過(guò)程進(jìn)行記錄，在運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)信息，數(shù)據(jù)量越大，模擬速度越慢，在設(shè)計(jì)時(shí)，如果出現(xiàn)修改等情況，則需要重新再進(jìn)行一次運(yùn)算，整個(gè)操作流程所需要的時(shí)間比較多。

3.3缺少精準(zhǔn)度

在對(duì)模擬器進(jìn)行設(shè)計(jì)和開發(fā)時(shí)，主要經(jīng)過(guò)三個(gè)環(huán)節(jié)，要求每一個(gè)環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)信息都要準(zhǔn)確，但在實(shí)際操作時(shí)，總會(huì)因?yàn)楦鞣N各樣的原因，導(dǎo)致結(jié)果出現(xiàn)誤差。這三個(gè)環(huán)節(jié)分別是形成設(shè)計(jì)思路、進(jìn)行設(shè)計(jì)、生產(chǎn)開發(fā)，在整體操作上，不能根據(jù)具體情況對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，導(dǎo)致在軟件設(shè)計(jì)上存在疏漏或不合理現(xiàn)象，使生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品存在缺陷，影響處理器的質(zhì)量。

4.解決計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)存在問(wèn)題的措施

4.1減少測(cè)試程序的輸入?yún)?shù)

模擬器在進(jìn)行性能測(cè)試時(shí)所需要的時(shí)間比較長(zhǎng)，為了改變這種情況，提高運(yùn)行效率，需要在保證不改變?cè)袦y(cè)試指令的前提下，對(duì)檢測(cè)程序的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)改變，這種方式只需要使用部分參數(shù)即可使測(cè)試程序正常運(yùn)行，使其測(cè)試結(jié)果代替原有的測(cè)試結(jié)果，一方面可以提高運(yùn)行的速度，另一方面可以提高運(yùn)行結(jié)果的精準(zhǔn)度。

4.2降低運(yùn)行指令數(shù)量

就是在減少測(cè)試程序輸人參數(shù)的條件下，對(duì)測(cè)試過(guò)程的全部指令進(jìn)行模擬選擇，選取其中的部分指令進(jìn)行模擬運(yùn)行，將運(yùn)行的結(jié)果作為整個(gè)測(cè)試過(guò)程的結(jié)果，同時(shí)首先要保證的選取部分運(yùn)行結(jié)果的精準(zhǔn)度。第一，采用截取指令的辦法，即對(duì)全部的運(yùn)行指令截取一部分連續(xù)性好的指令進(jìn)行運(yùn)行，這種截取方法較為簡(jiǎn)單，但精準(zhǔn)度不高；第二，采樣選取指令的辦法，通過(guò)采樣的方式，對(duì)全部的運(yùn)行指令進(jìn)行選取，并將所選取的指令通過(guò)模擬器進(jìn)行運(yùn)行，根據(jù)采樣的運(yùn)行結(jié)果，對(duì)整體的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行有效的推理和分析，并代替整體的運(yùn)行結(jié)果。要求在采樣選取時(shí)，要根據(jù)整體過(guò)程進(jìn)行細(xì)致的分析，保證采樣數(shù)據(jù)的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，這種采樣方式的過(guò)程比較復(fù)雜，但采樣結(jié)果的可信度比較原因。

5.結(jié)語(yǔ)

計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代人們生活中扮演的角色越來(lái)越重要，隨著人們對(duì)計(jì)算要求的不斷提高，未來(lái)一段時(shí)間，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模式將逐漸成為市場(chǎng)發(fā)展中的一項(xiàng)關(guān)鍵要素。雖然，目前在我國(guó)針對(duì)該內(nèi)容的研究，不論在技術(shù)還是成果上還都不成熟，但是已經(jīng)針對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行了探索，其作用將會(huì)逐步得到發(fā)揮。

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（作者單位：齊齊哈爾工程學(xué)院）