計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的研究論文

　　計算機體系結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)研究主要包含三個方面：計算機運行速度、計算機處理數(shù)據(jù)精度、計算機的靈活程度。本研究闡述了這三個方面的難點、重點、要點。從模擬技術(shù)的應用實現(xiàn)和投入使用兩個方面提出專業(yè)的解決方案。指出了計算機體系結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)研究的發(fā)展中存在的問題和面臨的挑戰(zhàn)。同時，也為下一步對計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的研究開發(fā)并投入使用提出非常實用的意見和建議。

　　模擬器作為研究計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的主要研究工具，也是新時代下預測計算機發(fā)展方向的排頭兵和了望塔。不論是計算機的數(shù)據(jù)處理，還是計算機的內(nèi)部系統(tǒng)設(shè)計。首先進行計算機模擬試驗已經(jīng)顯得必不可少。第一，模擬技術(shù)試驗可以檢測實用技術(shù)投入生產(chǎn)前的可靠性和開發(fā)性，從根本上避免計算機模擬技開發(fā)的盲目性；第二，模擬技術(shù)試驗同實用生產(chǎn)技術(shù)比起來，可以節(jié)約經(jīng)濟成本，減少不必要的浪費。第三，因為計算機的更新性能很快，所以，對于開發(fā)計算機軟件來說，時間就顯得彌足珍貴。前期的模擬技術(shù)可以縮短軟件的設(shè)計時間，而且前期模擬軟件的精度也可以為后期的實際開發(fā)提供參考依據(jù)。

　　計算機研究領(lǐng)域內(nèi)已經(jīng)有愈來愈多的人提出了自己關(guān)于解決計算機模擬軟件技術(shù)的觀點和看法。

　　一、計算機軟件的發(fā)展現(xiàn)狀

　　計算機體系結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)軟件誕生于20世紀80年代。而且，早期的計算機處理設(shè)計結(jié)構(gòu)當中主要采用的是數(shù)據(jù)驅(qū)動，就是對計算機的性能進行整體的分析。主要步驟：

　　1.收集數(shù)據(jù)、

　　2.執(zhí)行指令、

　　3.分析性能和計算機結(jié)構(gòu)特征、

　　4.統(tǒng)計數(shù)據(jù)、

　　5.解釋程序。需要說明的是，數(shù)據(jù)驅(qū)動是一種軟件開發(fā)之后的數(shù)據(jù)分析，對計算機體系結(jié)構(gòu)軟件的開發(fā)能夠提供的幫助很少，這也是為什么數(shù)據(jù)驅(qū)動逐漸被社會淘汰的緣故。

　　本著提高計算機體系結(jié)構(gòu)的目的，相關(guān)研究人員在數(shù)據(jù)驅(qū)動的基礎(chǔ)上又提出了性能分析這一概念。性能分析關(guān)鍵是建立數(shù)據(jù)之間的資源模型。因為模型的直觀性能，研究人員可以更好的檢測計算機的資源開發(fā)與利用情況。減少研究的時間和經(jīng)費使用。宏觀的來講，計算機體系結(jié)構(gòu)主要包含硬件與軟件兩部分。微觀的來講，計算機體系結(jié)構(gòu)是指將一系列系統(tǒng)元素恰當?shù)亟M織在一起，系統(tǒng)元素之間互相配合、協(xié)作，通過對信息進行及時的處理而完成設(shè)定的目標。這些系統(tǒng)元素有：計算機體系硬件、人員配備、程序。其中，程序和相關(guān)數(shù)據(jù)的整合，用于實現(xiàn)所需要的邏輯方法和控制過程。具有計算能力的電子設(shè)施和提供外部功能的電子設(shè)施是軟件運行的必要裝置；人員是硬件和軟件的實際操作者，可以實現(xiàn)對軟件的訪問，而且具有規(guī)模性和組織性兩大特征；文檔是詳細闡述系統(tǒng)使用方法的手冊。而計算機體系結(jié)構(gòu)模擬軟件主要包含數(shù)據(jù)、模型、指令、程序等一些子概念。數(shù)學建模工具包括：計算機系統(tǒng)統(tǒng)計法、馬爾可夫建模等等。數(shù)學建模對研究人員的數(shù)學理解能力提出了很高的要求。但不能否定的是，這種方法確實能起到很大的作用。研究人員對模型進行了簡化處理，極大的方便了計算機體系結(jié)構(gòu)軟件的開發(fā)。

　　二、計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的定義

　　計算機體系結(jié)構(gòu)定義眾多。有人稱之為模擬技術(shù)，也有人稱之為仿真技術(shù)。計算機體系結(jié)構(gòu)模擬，即用軟件來模仿計算機的處理過程。同時，要求兩者之間>：請記住我站域名/<要有很高的相似度。目的是為了檢測實用計算機的可行性。

　　計算機體系結(jié)構(gòu)包括部分計算機結(jié)構(gòu)和全部計算機結(jié)構(gòu)兩部分。它的步驟是：數(shù)據(jù)結(jié)果、指令接收、模擬運算、翻譯指令等等。計算機的緩存命中率、訪問的存儲等都是計算機體系結(jié)構(gòu)需要注意的指標。

　　三、 計算機體系結(jié)構(gòu)分類

　　計算機體系因為結(jié)構(gòu)復雜，所以不可能只有一種。從數(shù)量方面可以分為單核處理器模擬和多核處理器模擬；從指令方面可以分為單指令模擬結(jié)構(gòu)和多指令模擬結(jié)構(gòu)；從損耗角度分為性能模擬結(jié)構(gòu)和能耗模擬結(jié)構(gòu)；從模擬器的角度可以分為執(zhí)行模擬結(jié)構(gòu)和開發(fā)模擬結(jié)構(gòu)；根據(jù)以上分類我們不難發(fā)現(xiàn)，計算機體系結(jié)構(gòu)種類繁多。一方面，它為我們研究計算機體系結(jié)構(gòu)模擬提供了許多參考價值；另一方面，它又為研究計算機體系結(jié)構(gòu)增加了許多困難。

　　四、計算機體系結(jié)構(gòu)的存在問題與缺陷

　　計算機體系結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)的開發(fā)難度大、周期長、計算機運行時間長是當前計算機體系結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)領(lǐng)域公認的三大難題。

　　開發(fā)難度相對來說較容易解決，所以研究的重點也就是后兩者。計算機的運行時間必須保證足夠的速度。但由于技術(shù)條件的限制，提高速度的同時降低了計算機運行數(shù)據(jù)的精度，給計算機模擬技術(shù)的研究帶來很大的困難。減少計算機體系結(jié)構(gòu)模擬軟件運行時間主要有兩種方法：第一，減少不必要數(shù)據(jù)的輸入，參考數(shù)據(jù)越多，計算機負載也就越大。當然也可以修改一些參考數(shù)據(jù)，減少重復，不過修改計算機數(shù)據(jù)不能從根本上減少模擬軟件的運行時間；第二，減少指令的運行，目的是較少執(zhí)行指令相互之間的干擾，直接截取計算機模擬運行的指令數(shù)據(jù)。

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