计算机体系结构软件模拟技术

计算机体系结构软件模拟技术

史晓丹

史晓丹哈尔滨铁道职业技术学院黑龙江哈尔滨150000

摘要本文阐述了计算机体系结构软件模拟技术的相关概念，研究其发展过程，分析在开发过程中存在的问题，并提出解决问题的有效措施，为我国计算机体系结构软件开发提供参考资料。以供参考。

关键词计算机模拟技术现状分析

随着科技力量的不断增强，计算机技术也不断处于更新状态，提高计算机运行功能，实现信息快速传输就成为人们对计算机技术的更高要求。正因如此，计算机的处理器也被设计的越来越复杂。随着计算机系统处理器复杂性的提升，与之相应的开发时间也在延长，生产成本也在不断提高。因此，人们为解决这一问题提出了体系结构软件模拟技术。更好地解决开发过程中在设计系统构造、设计验证、逻辑验证、设计计算机系统电路等环节中出现的重复验证问题，从而起到节省时间和成本的作用。

1.计算机软件开发过程中所存在的问题

1.1技术难度巨大

计算机体系结构软件模拟技术的最重要功能主要为借助相关的软件对计算机的部分系统硬件的特征与作用进行模拟。利用计算机体系结构软件模拟的技术验证和鉴定体系结构研究设计是计算机系统的研发和制造过程中重要的内容。计算机体系结构软件模拟器的开发难度较大，计算机系统具有较强的复杂性，若要将门电路等全部特征均借助软件进行模拟是不切实际的。但是根据计算机系统自身的层次性来简化其复杂程度是现阶段人们所最常应用的方式之一，实际上计算机体系结构就是借助该方式得来的。（把计算机系统按照组成机构的层次进行简单化处理，这就是计算机体系机构。）就目前形式而言，计算机系统主要利用的是C语言来完成计算机体系结构软件模拟设备的开发工作，利用的是串行结构编程语言的现存机制。在实际开发过程中，模拟器的开发时间长，资金成本高。不仅如此，现阶段人们大都使用C或C++编程语言进行体系结构软件模拟器的开发工作，但是这类语言在模拟过程中常常会发生各种误差，而且所需时间也比较长。因此，人们习惯于先研制然后发现问题、解决问题从而一点点的推动计算机模拟系统的发展。但是在开发实践中，经过改进或二次开发的模拟器往往还是会出现各种问题，这样一来就降低了开发效率，而且人们对新开发出的功能存在更多的质疑并且出现更多的问题，这使得研究者们不得不翻来覆去的进行改造、研制。从而提升其自身体系结构设计的可靠性，而这又大大增加其研制周期和生产成本。

1.2研制效果不明显，运行精度低下

随着经济的不断发展，科学技术的不断进步，计算机网络等等越来越多的新鲜事物走进千家万户，被人们所普及。现如今，网民已经成为世界上最大的群体，拥有着无尽的网络资源和人力资源。随着高端科学技术应用在人们手中的普及，走在科技前端的科技研发人员越来越头痛。其研发速度越来越难以满足广大消费者的前进需求，对于计算机功能的研发，研究人员们似乎显得江郎才尽。他们无法预知未来的科技形式走向，只能慢慢探索前行。这前行的脚步在时代看来就显得杯水车薪，成效甚微。有人说，科技似乎已经到达了巅峰的临界点，再想创新计算机科学恐怕是十分艰巨的。在开发模拟设备的过程中，存在这许许多多的问题，如未能准确研究分析出计算机体系结构软件模拟器的具体要求；对计算机体系结构真正目标的理解不够透彻；忽视计算机体系结构设计中存在的细节问题，进而造成错误的出现等等。此外，在软件模拟器的编码过程中极易出现失误。这些问题就显现出诸多的计算机漏洞，即使解决这些问题，依旧难以满足消费者需求，更何况解决这些问题依旧十分艰巨，效果尤为微弱。似乎已经进入研究的瓶颈阶段，很难有大的突破。模拟器运行结果的精度很低，通常情况下，模拟器开发包括三个环节，即:掌握目标体系结构的具体信息;以已有结构为基础来设计模拟器;根据预先制定的设计，对模拟器进行实现。这三个环节都有很大程度出现错误的可能。对于第一个环节而言，必须要明确找出模拟器的真实需求，而这同样还是软件开发项目中的重要问题，而较易出现的误区就是无法准确探析出它的真实需求；对于第二个环节而言，尽管事先已经了解了计算机体系结构的主要目标，然而却总是由于忽视了计算体系结构中的部分小内容而进入误区；对于第三个环节，人们则更多的是在模拟器编码过程中发生误差。

2.计算机软件开发出现问题的措施简解

2.1合理减少步骤

在计算机体系结构软件模拟技术检测中，其性能检测这一流程中的标准化指令是不能改变的，但是可以对这一流程中的执行指令进行减少和更正，这样可以减少一些人力、物力的投入，从而降低生产成本，提高研究效率。换而言之针对计算机运行过程，可以适当修改一些测试程序，并减少程序测试时间，同时使用一些具有代表性的测试参数，以提高模拟测试效果。采用这种措施之后，模拟器运行速度有不同程度提升，同时运行中出现的误差也明显降低。在不改变标准化的性能测试中的运行指令的前提下，科学合理得更正系统性能检测流程中的执行指令，从而保障模拟器运行结果能够准确代表各个程序指令的模拟运作结果，降低软件模拟器在运作性能检测过程中的运作时间。对于目前的生产技术水平，这种方法无疑是最为简单直接能够节约计算机程序生产成本的良方。但一定要科学合理，否则将对计算机程序产生更大安全隐患。

2.2适当减少程序指令数量

在利用标准性能检测过程中，准确选择一些模拟程序指令进行运作，并用这些程度指令运作结果替换原有的运作结果。经过研究发现准确选择模拟程序指令是实现模拟运作速度和精度提高的有效措施之一。一般情况下可以利用统计方式抽样选择运行的程序指令和直接性截获连续的程序指令这两种方式选择运作的模拟程序指令。其中指令的直接选择。这种选择方式就是在所有的指令中，随意选取一些，并将他们设置在模拟器设置中。使用这种方式选用的指令，在执行阶段作为模拟器的最终结果。用统计学方式对指令进行选取。这种方式最主要的特征为：所选择的指令具有较好的代表性。目前，计算机系统为了提高模拟效果，采用三种指令选择方式，分别为，随机采样、周期采样及代表性采样。

我国已经步入了信息化和数字化的时代，人们的日常生活、学习和工作已经离不开计算机技术，其运用非常广泛。随着经济快速发展，需要传输的信息量也大幅度提高，对计算机性能也提出更高的要求。计算机体系结构软件模拟技术开发过程比较复杂，要求开发技术人员在现有技术基础上进一步研究分析，从而提高模拟器的运作精度，降低开发成本，缩短开发时间。在未来的时间里，人们应该进一步加大对这一技术的研究力度，促进其进一步发展！

参考文献

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【2】包云岗，许建卫，陈明宇，樊建平.一种新型计算机体系结构模拟器的研究与实现【J】系统仿真学报2007（07）