計算機體系結構軟件模擬技術

蘭璇+黃連生

隨著科技信息技術的逐漸研發，計算機體系結構軟件功能越來越完善。其中計算機體系結構軟件模擬技術的應用，有效的推動了軟件開發技術發展。為了實現對于計算機體系結構軟件模擬技術研究，在本文中對計算機體系結構軟件模擬技術產生的背景進行研究，分析比較常見的計算機體系結構，針對計算機體系結構軟件模擬中存在的技術性問題進行分析，并且提出有效的對策。

【關鍵詞】計算機 體系結構 軟件模擬技術 分析

計算機體系結構軟件模擬技術的產生是科技信息社會中計算機系統發展的基礎。雖然我國對于計算機體系結構軟件模擬技術的研發已有很長一段時間，但是基于該種技術的復雜性，在實際開發環節中存在著很多問題，這些問題的存在制約著時計算機系統的發展。因此，需要對這些問題進行分析，并且提出有效的對策。

1 計算機體系結構軟件模擬技術產生背景

計算機體系結構軟件模擬技術所應用的系統結構為計算機軟件系統中，該技術的具體應用能夠對系統中的硬件性能、功能性質及系統綜合性的評價。當計算機系統在設計開發環節中都需要對系統進行驗證與鑒定，才能夠保障系統的穩定運行，計算機體系結構軟件模擬技術恰好能夠進行計算機系統的驗證，是計算機系統研發環節中的重點技術之一。比如，在進行計算機中央處理單元的設計研發環節中，計算機系統中的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，實現軟件的開發，其所需要的開發成本和生產周期都需要應用在系統硬件的開發上。

如果在進行軟件的評估與驗證環節中，使用計算機體系結構軟件模擬技術，還能夠將系統的研發成本有效的降低。在計算機系統早期的處理器研發環節中，并沒有應用計算機體系結構軟件模擬技術。隨著計算機技術的逐漸發展，在上世紀80年代，在處理器的體系結構設計中應用了“數據驅動”技術，并且在后續的技術研發中應用計算機體系結構軟件模擬技術，在處理器系統中建立了關于計算機系統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，提升了計算機系統的性能。

2 計算機體系結構類型

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

2.1 模擬器開發執行模型的分類

由于計算機體系結構模擬器可以被劃分為串行結構模擬器、和并行結構化模擬器兩種。其中，串行結構模擬器實際上是在C或者是C++環境下，所研發出來的模擬器。該模擬器的功能比較多，能夠實現串行函數功能的調用、性能的模擬等。而并行結構模擬器中則難以實現該功能呢，其運行環境與串行結構模擬器不同。

2.2 基于多線程的劃分

計算機體系結構可以從多線程角度進行劃分為細粒度多線程體系結構、粗粒度多進程體系結構兩種。由于不同類型模擬器執行內核時的數量不同，可以將計算機體系結構分為單核系統模擬和多核系統模擬。

2.3 基于處理器的個數進行劃分

從處理器的個數角度進行劃分，能夠將計算機體系結構劃分為單處理器系統模擬和多處理器系統模擬。由于計算機系統能夠實現高密度的集成化，在實際的系統研究中需要格外注意系統設計的關鍵性問題。

3 計算機體系結構軟件模擬技術問題以及解決對策

計算機體系結構軟件模擬技術在實際開發中面臨著很多困難，為了優化計算機體系結構軟件模擬技術，需要對該技術開發的問題進行分析。經過研究，計算機體系結構軟件模擬技術再開發時關于模擬器的開發難度比較大，并且模擬器在實際運行環節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構軟件模擬技術的應用效果。

3.1 計算機體系結構軟件模擬器開發難度大

由于所開發的計算機系統比較復雜，將計算機體系結構軟件模擬技術應用到模擬器的研發中，需要借助層次化、抽象化的技術手段，簡化計算機體系結構軟件模擬技術方法難度，但是也無形中增加模擬器的實際開發難度。同時，由于開發模擬器需要進行改進、二次開發現有的模擬器，需要打破串行結構語言固有機制，因此可見難度比較大。

3.2 計算機體系結構軟件模擬器運行效率低

經過計算機體系結構軟件模擬技術所開發下的模擬器運行效率比較低，這是計算機體系結構軟件模擬技術應用的另一個難題。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時，還需要重新重頭開始運行模擬測試程序，找出系統的影響。

3.3 計算機體系結構軟件模擬技術開發改進措施

針對計算機系統模擬器開發中所存在的問題，需要從以下兩方面進行技術性改進。

（1）在計算機系統中減少性能測試程序中參數量的輸入。

（2）減少運行模擬指令的實際數量引入。

在對于計算機系統中的參數進行實際修改環節中，最為突出的作用就能夠將計算機體系結構軟件模擬器實際運行時間有效的降低，能夠發揮運行測試系統的指令。同時該種技術方式也能夠將模擬器的運行精度有效的提升。模擬指令在計算機系統中應用，能夠將該部分的運行結果替代原本的計算機系統運行結果，并且能夠提升計算機系統的穩定性。但是需要將運行模擬指令的引入，避免系統運行的復雜性。

4 結論

綜上所述，計算機體系結構軟件模擬技術所應用的系統結構為計算機軟件系統中，該技術的具體應用能夠對系統中的硬件性能、功能性質及系統綜合性的評價。經過研究，計算機體系結構軟件模擬技術再開發時關于模擬器的開發難度比較大，并且模擬器在實際運行環節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構軟件模擬技術的應用效果。為此，在本文中提出減少性能測試程序中參數量的輸入，減少運行模擬指令的實際數量引入的對策。

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作者單位

江西建設職業技術學院 江西省南昌市 330200