簡述計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)論文

　　計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的產(chǎn)生是科技信息社會中計算機系統(tǒng)發(fā)展的基礎(chǔ)。雖然我國對于計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的研發(fā)已有很長一段時間，但是基于該種技術(shù)的復雜性，在實際開發(fā)環(huán)節(jié)中存在著很多問題，這些問題的存在制約著時計算機系統(tǒng)的發(fā)展。因此，需要對這些問題進行分析，并且提出有效的對策。

　　1 計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)產(chǎn)生背景

　　計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)所應用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為計算機軟件系統(tǒng)中，該技術(shù)的具體應用能夠?qū)ο到y(tǒng)中的硬件性能、功能性質(zhì)及系統(tǒng)綜合性的評價。當計算機系統(tǒng)在設計開發(fā)環(huán)節(jié)中都需要對系統(tǒng)進行驗證與鑒定，才能夠保障系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)恰好能夠進行計算機系統(tǒng)的驗證，是計算機系統(tǒng)研發(fā)環(huán)節(jié)中的重點技術(shù)之一。比如，在進行計算機中央處理單元的設計研發(fā)環(huán)節(jié)中，計算機系統(tǒng)中的65% 左右的資源和成本都被應用于對于新中央處理單元的評估與驗證。在計算機方面，實現(xiàn)軟件的開發(fā)，其所需要的開發(fā)成本和生產(chǎn)周期都需要應用在系統(tǒng)硬件的開發(fā)上。

　　如果在進行軟件的評估與驗證環(huán)節(jié)中，使用計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)，還能夠?qū)⑾到y(tǒng)的研發(fā)成本有效的降低。在計算機系統(tǒng)早期的處理器研發(fā)環(huán)節(jié)中，并沒有應用計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)。隨著計算機技術(shù)的逐漸發(fā)展，在上世紀80 年代，在處理器的體系結(jié)構(gòu)設計中應用了“數(shù)據(jù)驅(qū)動”技術(shù)，并且在后續(xù)的技術(shù)研發(fā)中應用計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)，在處理器系統(tǒng)中建立了關(guān)于計算機系統(tǒng)資源和資源之間的連接模型，對計算機資源的利用率進行綜合化分析，提升了計算機系統(tǒng)的性能。

　　2 計算機體系結(jié)構(gòu)類型

　　計算機體系結(jié)構(gòu)形式并不單一包含很多結(jié)構(gòu)類型，對于這些常見的結(jié)構(gòu)類型進行分析，對于計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的研究具有較為積極的意義。在對計算機體系結(jié)構(gòu)的劃分中，其劃分依據(jù)不同時，結(jié)構(gòu)分類不同。具體的分類方式有以下幾種：

　　2.1 模擬器開發(fā)執(zhí)行模型的分類

　　由于計算機體系結(jié)構(gòu)模擬器可以被劃分為串行結(jié)構(gòu)模擬器、和并行結(jié)構(gòu)化模擬器兩種。其中，串行結(jié)構(gòu)模擬器實際上是在C 或者是C++ 環(huán)境下，所研發(fā)出來的模擬器。該模擬器的功能比較多，能夠?qū)崿F(xiàn)串行函數(shù)功能的調(diào)用、性能的模擬等。而并行結(jié)構(gòu)模擬器中則難以實現(xiàn)該功能呢，其運行環(huán)境與串行結(jié)構(gòu)模擬器不同。

　　2.2 基于多線程的劃分

　　計算機體系結(jié)構(gòu)可以從多線程角度進行劃分為細粒度多線程體系結(jié)構(gòu)、粗粒度多進程體系結(jié)構(gòu)兩種。由于不同類型模擬器執(zhí)行內(nèi)核時的數(shù)量不同，可以將計算機體系結(jié)構(gòu)分為單核系統(tǒng)模擬和多核系統(tǒng)模擬。

　　2.3 基于處理器的個數(shù)進行劃分

　　從處理器的個數(shù)角度進行劃分，能夠?qū)⒂嬎銠C體系結(jié)構(gòu)劃分為單處理器系統(tǒng)模擬和多處理器系統(tǒng)模擬。由于計算機系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)高密度的集成化，在實際的系統(tǒng)研究中需要格外注意系統(tǒng)設計的關(guān)鍵性問題。

　　3 計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)問題以及解決對策

　　計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)在實際開發(fā)中面臨著很多困難，為了優(yōu)化計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)，需要對該技術(shù)開發(fā)的問題進行分析。經(jīng)過研究，計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)再開發(fā)時關(guān)于模擬器的開發(fā)難度比較大，并且模擬器在實際運行環(huán)節(jié)中所消耗的時間比較長，這些問題都直接影響到計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的應用效果。

　　3.1 計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬器開發(fā)難度大

　　由于所開發(fā)的計算機系統(tǒng)比較復雜，將計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)應用到模擬器的研發(fā)中，需要借助層次化、抽象化的技術(shù)手段，簡化計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)方法難度，但是也無形中增加模擬器的實際開發(fā)難度。同時，由于開發(fā)模擬器需要進行改進、二次開發(fā)現(xiàn)有的模擬器，需要打破串行結(jié)構(gòu)語言固有機制，因此可見難度比較大。

　　3.2 計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬器運行效率低

　　經(jīng)過計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)所開發(fā)下的模擬器運行效率比較低，這是計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)應用的另一個難題。從硬件上進行分析，較慢的模擬速度是受到了負載極大的影響。所以在修改某個參數(shù)時，還需要重新重頭開始運行模擬測試程序，找出系統(tǒng)的影響。

　　3.3 計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)開發(fā)改進措施

　　針對計算機系統(tǒng)模擬器開發(fā)中所存在的問題，需要從以下兩方面進行技術(shù)性改進。

　　(1)在計算機系統(tǒng)中減少性能測試程序中參數(shù)量的輸入。

　　(2)減少運行模擬指令的實際數(shù)量引入。在對于計算機系統(tǒng)中的參數(shù)進行實際修改環(huán)節(jié)中，最為突出的作用就能夠?qū)⒂嬎銠C體系結(jié)構(gòu)軟件模擬器實際運行時間有效的降低，能夠發(fā)揮運行測試系統(tǒng)的指令。同時該種技術(shù)方式也能夠?qū)⒛�擬器的運行精度有效的提升。模擬指令在計算機系統(tǒng)中應用，能夠?qū)⒃摬糠值倪\行結(jié)果替代原本的計算機系統(tǒng)運行結(jié)果，并且能夠提升計算機系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是需要將運行模擬指令的引入，避免系統(tǒng)運行的復雜性。

　　4 結(jié)論

　　綜上所述，計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)所應用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為計算機軟件系統(tǒng)中，該技術(shù)的具體應用能夠?qū)ο到y(tǒng)中的硬件性能、功能性質(zhì)及系統(tǒng)綜合性的評價。經(jīng)過研究，計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)再開發(fā)時關(guān)于模擬器的開發(fā)難度比較大，并且模擬器在實際運行環(huán)節(jié)中所消耗的時間比較長，這些問題都直接影響到計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的應用效果。為此，在本文中提出減少性能測試程序中參數(shù)量的輸入，減少運行模擬指令的實際數(shù)量引入的對策。

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