計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)初探

李潔

摘要：在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)中，其工作內(nèi)容較為復(fù)雜，需要設(shè)計(jì)人員加大精力的投入，優(yōu)化設(shè)計(jì)的效果。基于此，本文將闡述計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)原則，以自上而下的方式、自下而上的方式為切入點(diǎn)，深入探究計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)方式，旨在能夠提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)層次設(shè)計(jì)的質(zhì)量，提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，為后期的維護(hù)工作提供便利，并以此為相關(guān)的設(shè)計(jì)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；體系機(jī)構(gòu)；層次設(shè)計(jì)

計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)層次設(shè)計(jì)，其實(shí)際就是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中的某一個(gè)功能、組或者模塊集合，其中在集合中的功能模塊，能夠相互連接、層層互通。就層次而言，其研究的對象為體系結(jié)構(gòu)，并對不同層之間的連接邏輯、連通性、連接規(guī)則進(jìn)行了規(guī)定。

1 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)原則

1.1 效率原則

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)中，需要遵循效率的原則，即提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。具體來說，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)中，并不能為了為維護(hù)工作提供便利、優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，就忽視計(jì)算系統(tǒng)的運(yùn)行效率。實(shí)際上，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)中，需要將系統(tǒng)的性能、運(yùn)行穩(wěn)定性作為層次設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)，將其作為基礎(chǔ)提高系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際效率，從而實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)層次設(shè)計(jì)的基本目的。通過優(yōu)化設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的效率主要體現(xiàn)在兩方面，即跨層設(shè)計(jì)、覆蓋設(shè)計(jì)，所以設(shè)計(jì)人員需要對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，各個(gè)層次之間的鏈接、接口進(jìn)行合理的優(yōu)化與設(shè)計(jì)。雖然基于這樣的層次設(shè)計(jì)方式，會在很大程度上提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)層次設(shè)計(jì)的復(fù)雜性，但是卻能夠在根本上提高計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

1.2 簡化原則

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)中，除了要遵循效率原則之外，還應(yīng)該踐行簡化原則。實(shí)際上，對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次進(jìn)行設(shè)計(jì)，就是使其具有輔助計(jì)算機(jī)系統(tǒng)測試、驗(yàn)證的功能，而其目的就是對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行簡化。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)中，其與模塊化設(shè)計(jì)較為相似，也就是說需要對計(jì)算機(jī)的系統(tǒng)進(jìn)行層次劃分，通過這樣的方式能夠降低各個(gè)層次之間連接、互通的難度。由此能夠發(fā)現(xiàn)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)，其實(shí)際就是為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的維護(hù)、認(rèn)知、驗(yàn)證、優(yōu)化、測試等工作提供便利，簡化工作的難度。所以，在這一因素的基礎(chǔ)上，在對每個(gè)層次進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，都應(yīng)該踐行簡化的原則，實(shí)現(xiàn)簡化資源、簡化功能的主要目的，從而降低設(shè)計(jì)工作的難度與復(fù)雜性。

2 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)方式

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)中，為了能夠把握好設(shè)計(jì)工作的原則，就需要在其基礎(chǔ)之上，對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。基于這一背景，當(dāng)前在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)中，其主要的方式包括兩種，即自上而下設(shè)計(jì)、自下而上設(shè)計(jì)，具體內(nèi)容如下：

2.1 自上而下的方式

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)人員可以自下而上的設(shè)計(jì)方式，在應(yīng)用這一方式的過程中，需要對計(jì)算系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)分解，并將其作為后期層次設(shè)計(jì)的主要依據(jù)。具體來說，在對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次進(jìn)行設(shè)計(jì)的過程中，對系統(tǒng)分解過程為：將系統(tǒng)中的平面，劃分到可接受的目標(biāo)平面中，并由此而形成映序列，而這一序列就是分解過程自上而下的體現(xiàn)。

例如：在原平面與目標(biāo)平面之間，經(jīng)過了m次的映射以后，在可以將其使用公式表達(dá)出來，其公式為：P'=гmгm-1гm-2…г1 P=г0ν0。從這一公式中能夠發(fā)現(xiàn)，對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)平面的分解過程中，其與壓縮過程較為相似，但是二者之間的映射方式存在明顯的差異。具體來說，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)中，對系統(tǒng)平面的分解，主要以虛擬映射為代表的擴(kuò)張性映射，而對系統(tǒng)進(jìn)行壓縮映射的過程中，其方式則為主要以壓縮為主。所以，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)中，為了實(shí)現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的，可以將文中的方式應(yīng)用在工作中，滿足計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的要求。

2.2 自下而上的方式

在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)中，除了上述的方式之外，還可以使用自下而上的設(shè)計(jì)的方式。在應(yīng)用這一設(shè)計(jì)方式的過程中，就需要設(shè)計(jì)人員對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行壓縮處理，且遵循自下而上而基本原則，即以一個(gè)原平面為壓縮的起點(diǎn)，逐漸向目標(biāo)平面的方向壓縮，并由此形成映射序列，而這一序列就是分解過程自下而上的體現(xiàn)。

例如：在原平面與目標(biāo)平面之間，經(jīng)過了m次的映射以后，在可以將其使用公式表達(dá)出來，其公式為：P'=гmгm-1гm-2…г1 P=г0P。通常情況下，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的原平面在經(jīng)過三次恰當(dāng)?shù)挠成湟院螅湍軌蜻_(dá)到目標(biāo)平面，實(shí)現(xiàn)對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)層次設(shè)計(jì)的目的。具體而言，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)之中，原平面即是物力平面，經(jīng)過壓縮映射，能夠映射在系統(tǒng)的模塊之中，接下的第二次映射則能夠達(dá)到系統(tǒng)的層，第三次映射則會達(dá)到對象系統(tǒng)，即目標(biāo)平面。總的來說，在使用自下而上設(shè)計(jì)方式的過程中，需要對系統(tǒng)中的目標(biāo)層面的抽象整體進(jìn)行層次設(shè)計(jì)，并對其不斷細(xì)化，最后實(shí)現(xiàn)對計(jì)算機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的目的，發(fā)揮自下而上設(shè)計(jì)方式的價(jià)值。

綜上所述，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)，具有顯著的復(fù)雜性特征，需要設(shè)計(jì)人員加大研究力度。以此為基礎(chǔ)，在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的層次設(shè)計(jì)中，踐行了設(shè)計(jì)工作的基本原則，通過不同的設(shè)計(jì)方式對系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，提高了計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，從而實(shí)現(xiàn)了層次設(shè)計(jì)的目的。所以，為了能夠降低計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)層次設(shè)計(jì)的難度，可以將文中的方式應(yīng)用在設(shè)計(jì)中。

參考文獻(xiàn)

[1]李智.計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在智能電網(wǎng)安全防御體系中的作用[J].信息記錄材料，2017，18（11）：63-64.

[2]閆雨石.可重構(gòu)并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究的進(jìn)展[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2016，（11）：88.