何書鸞

摘要：現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)逐漸向高端化，多樣化方向發(fā)展。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)以及人們生活中應(yīng)用，人們加強(qiáng)了對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的研究。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)逐漸成為了計(jì)算機(jī)發(fā)展的一項(xiàng)主要工具，因此需要加強(qiáng)對(duì)該項(xiàng)內(nèi)容的分析與介紹。

關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)；軟件模擬；結(jié)構(gòu)軟件

中圖分類號(hào)：TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2017）04-0216-02

開發(fā)計(jì)算機(jī)軟件中，軟件模擬技術(shù)得到了快速的發(fā)展，并且對(duì)該技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，可以降低在軟件開發(fā)過程中的研發(fā)成本，縮短軟件的開發(fā)周期，并且能夠滿足計(jì)算軟件在具體開展中的需求。

1 結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的種類

近幾年，人們對(duì)結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的研究逐漸加深，取得了不錯(cuò)的成績(jī)，通過一段漫長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展，目前我國(guó)在該方面問題的研究出與多元化體制。通過合理的劃分，對(duì)模擬技術(shù)進(jìn)行探討，對(duì)問題分析具有積極意義。

1.1 劃分類別

劃分結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)需要考慮處理器本身的特點(diǎn)，依據(jù)具體情況可以劃分為以下兩種類型：（1）單個(gè)處理系統(tǒng)。（2）多處理器系統(tǒng)模擬。在目標(biāo)問題的劃分上，依據(jù)模擬情況而定，可以分為性能、功能、消耗、發(fā)熱模擬。

1.2 跟蹤驅(qū)動(dòng)模擬

跟蹤模擬技術(shù)是整個(gè)模擬技術(shù)形態(tài)中的一種主要類型，該技術(shù)的應(yīng)用比較廣泛，其主要被應(yīng)用在置換算法中。在高速管理算法的具體作用下，實(shí)現(xiàn)高效跟蹤驅(qū)動(dòng)模塊。在具體操作中，完成指令傳輸，需要將獲取到的信息進(jìn)行處理，并將信息作為模擬處理器，執(zhí)行相應(yīng)的輸入操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)功能面和性能雙方面的模擬。該項(xiàng)模擬技術(shù)在具體應(yīng)用中的最大優(yōu)勢(shì)，就是調(diào)節(jié)起來相對(duì)比較簡(jiǎn)單，節(jié)省時(shí)間，對(duì)工作人員的要求較低，其性能在具體應(yīng)用中容易得到發(fā)揮[1]。當(dāng)然，為了提升結(jié)構(gòu)軟件模擬性能，對(duì)模擬器的模擬，應(yīng)在適當(dāng)?shù)那闆r下開展，從而避免模擬不當(dāng)情況的發(fā)生。

1.3 執(zhí)行驅(qū)動(dòng)模擬

關(guān)系驅(qū)動(dòng)模擬執(zhí)行中的各項(xiàng)因素，在具體處理中，要結(jié)合人為執(zhí)行中的各項(xiàng)因素，從而掌握模擬器的具體輸出情況。因此，應(yīng)當(dāng)在制定模擬技術(shù)的基礎(chǔ)下，對(duì)指令程序的具體情況進(jìn)行詳細(xì)探索，從而使動(dòng)態(tài)指令的作用能夠得到合理發(fā)揮。

2 軟件模擬開發(fā)技術(shù)存在的主要問題

2.1 開發(fā)困難，耗時(shí)費(fèi)力

計(jì)算機(jī)功能越來越強(qiáng)大，這使其變得更加適用，可以解決更多問題，但是，與此同時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也變得更加復(fù)雜，在問題分析過程中，對(duì)計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)的電路、晶體管等各項(xiàng)內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)模擬顯然不現(xiàn)實(shí)，因此應(yīng)當(dāng)采取一定層次結(jié)構(gòu)，對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行簡(jiǎn)化，從而使模擬變得簡(jiǎn)單化[2]。但是，從具體情況來看，經(jīng)過簡(jiǎn)化后的系統(tǒng)仍然十分復(fù)雜，這對(duì)模擬軟件開發(fā)來說，仍然存在較大困難?；诖?，一些研究人員利用C語言功能，開發(fā)出了模擬軟件，但是該軟件在具體應(yīng)用中容易出現(xiàn)錯(cuò)誤，并且在應(yīng)用中費(fèi)時(shí)費(fèi)力。

2.2 設(shè)計(jì)模擬器費(fèi)時(shí)

計(jì)算機(jī)主機(jī)上的一個(gè)關(guān)鍵構(gòu)成部分就是模擬器，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行進(jìn)行模擬過程中，需要記錄處理器的具體運(yùn)行情況。處理器運(yùn)行過程中，包含大量數(shù)據(jù)，因此將會(huì)對(duì)模擬運(yùn)行速度造成不良影響。在問題分析中，為了對(duì)運(yùn)行性能進(jìn)行合理測(cè)試，要安裝參試標(biāo)準(zhǔn)程序，而從實(shí)際情況來看，這些程序的安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，因此將會(huì)大幅度降低程序的測(cè)試效率。

2.3 模擬器運(yùn)行結(jié)果較差

開發(fā)模擬器的主要內(nèi)容有以下幾點(diǎn)：1）構(gòu)建目標(biāo)體系時(shí)，經(jīng)常發(fā)生分析結(jié)果存在誤差的情況。2）設(shè)計(jì)模擬器結(jié)構(gòu)時(shí)，雖然可以正確理解結(jié)構(gòu)體系的具體目標(biāo)，但是，在細(xì)節(jié)上仍然會(huì)存在一定錯(cuò)誤，這將會(huì)對(duì)模擬器的設(shè)計(jì)產(chǎn)生不良影響。3）實(shí)現(xiàn)模擬器時(shí)，模擬器運(yùn)行時(shí)，避免不了出現(xiàn)錯(cuò)誤，這將會(huì)對(duì)最終的模擬結(jié)果產(chǎn)生不良影響，以上三點(diǎn)內(nèi)容造成的最終結(jié)果就是，模擬器的運(yùn)行效果達(dá)不到理想的要求。

3 提高結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)措施

3.1 減少模擬器負(fù)荷

減少模擬器工作量應(yīng)當(dāng)從以下幾個(gè)方面入手：

1）減少測(cè)試程序輸入?yún)?shù)，針對(duì)一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)性能測(cè)試環(huán)境，為了確保測(cè)試結(jié)果能夠達(dá)到理想要求，通常具有多套固定測(cè)試數(shù)集。分析不同的數(shù)集內(nèi)容不難發(fā)現(xiàn)，參數(shù)負(fù)荷較大，結(jié)果的精準(zhǔn)性也更高。當(dāng)然，該要求的存在，也使過去應(yīng)用的結(jié)構(gòu)軟件模擬數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性偏低的弊端得到了解決。

2）集中測(cè)試，測(cè)試程序會(huì)包含很多內(nèi)容。例如，點(diǎn)數(shù)測(cè)試程序及集中測(cè)試程數(shù)量接近20。而在問題分析過程中，可以發(fā)現(xiàn)，不同的程序之間會(huì)存在一定相關(guān)性，因此在問題分析時(shí)，需要結(jié)合各項(xiàng)條件進(jìn)行，完成分析之后，要從諸多因素中，選擇具有代表性的因素，完成相應(yīng)集中測(cè)試[3]。

3）指令處理，主要針對(duì)測(cè)試程序中的一小部分進(jìn)行。該方法對(duì)部分指令進(jìn)行科學(xué)模擬，利用該方法，可以使模擬時(shí)間縮短，并對(duì)模擬環(huán)境進(jìn)行優(yōu)化。該方式分為以下兩種形態(tài)：①指令選取通過抽樣統(tǒng)計(jì)的方式完成。②直接對(duì)一段連續(xù)指令進(jìn)行截取。需要注意的是，無論選用哪一種指令，在具體應(yīng)用中，都能降低模擬器的工作負(fù)荷，從而提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

3.2 控制指令數(shù)量

3.2.1 直接選取

直接選取就是在全部指令中隨機(jī)選取，再將選擇的指令設(shè)置在模擬器中。通過該方式完成指令的選用，可以將其作為模擬器運(yùn)行的最終結(jié)果。該種指令的選擇方式，先選L百萬條指令，然后選擇M百萬條指令，將兩種結(jié)果作為模擬結(jié)果。該方式的主要特征是，完成指令的執(zhí)行操作后，模擬器中的對(duì)應(yīng)信息將會(huì)消失，這將會(huì)對(duì)后續(xù)處理效果造成直接影響。基于此，研究人員在問題分析過程中，提出了一種新的指令選擇方式，在選擇L百萬條指令后，選擇M百萬條指令進(jìn)行預(yù)熱執(zhí)行，最終，選擇N百萬條指令，獲取最終理想執(zhí)行效果。通過對(duì)該方式進(jìn)行應(yīng)用，提高了模擬效果，但是仍然具有一定的局限性，因此不適合在大規(guī)模的模擬環(huán)境中應(yīng)用。

3.2.2 統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)的合理應(yīng)用

在指令選取過程中可以合理應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)技術(shù)，該方式的最大特點(diǎn)，是最終選取的指令具有不錯(cuò)的代表性?，F(xiàn)階段，計(jì)算機(jī)在具體運(yùn)行過程中，為了使模擬效果能夠得到進(jìn)一步提高，采用的指令選擇方式有以下幾種：1）代表性采樣，先對(duì)測(cè)試程序進(jìn)行分析，再選擇模擬點(diǎn)，對(duì)分析結(jié)果分配權(quán)重，最終獲得精準(zhǔn)的模擬結(jié)果。2）隨機(jī)采樣，在全部指令中，采用抽樣方式完成對(duì)指令的選取，從而實(shí)現(xiàn)達(dá)到模擬效果。3）周期采樣，先啟動(dòng)測(cè)試程序，在動(dòng)態(tài)下，依據(jù)周期標(biāo)準(zhǔn)，完成對(duì)指令的選取。

3.3 應(yīng)用并行模擬器

并行模擬器是一種新模擬形態(tài)，在具體應(yīng)用中，表現(xiàn)出的運(yùn)行狀態(tài)和效果存在較大差異。并行模擬環(huán)境中，關(guān)鍵是更好地在并行體系結(jié)構(gòu)模擬中進(jìn)行應(yīng)用。采用該方式進(jìn)行處理的主要原因是，對(duì)系統(tǒng)自身部件眾多因素和復(fù)雜性進(jìn)行重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)，傳統(tǒng)模擬方式，在模擬上并不需要并行模擬器[4]。針對(duì)目標(biāo)模擬多種層次的并行性要素的影響，應(yīng)當(dāng)著重分析多樣性和規(guī)模性要求，對(duì)并行模擬器進(jìn)行探索，優(yōu)化模式，在降低成本的同時(shí)，提升效率。

4 結(jié)束語

計(jì)算機(jī)在現(xiàn)代人們生活中扮演的角色越來越重要，隨著人們對(duì)計(jì)算要求的不斷提高，未來一段時(shí)間，計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)軟件模式將逐漸成為市場(chǎng)發(fā)展中的一項(xiàng)關(guān)鍵要素。雖然，目前在我國(guó)針對(duì)該內(nèi)容的研究，不論在技術(shù)還是成果上還都不成熟，但是已經(jīng)針對(duì)優(yōu)化方案進(jìn)行了探索，其作用將會(huì)逐步得到發(fā)揮。

參考文獻(xiàn)：

[1] 徐傳福， 車永剛， 王正華，等. 一種均衡可擴(kuò)展計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)分布式模擬方法[J]. 軟件學(xué)報(bào)， 2014（8）.

[2] 陳微. 計(jì)算機(jī)軟件模擬技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的問題研究[J]. 黑龍江科技信息， 2014（24）.

[3] 王恩東， 陳繼承， 王洪偉，等. 計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與展望[J]. 小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)， 2016（1）.

[4] 豐永慶， 張磊. 基于面向?qū)ο蟮目蓴U(kuò)展計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)軟件系統(tǒng)研究[J]. 電腦知識(shí)與技術(shù)， 2013（23）.