王通 董智超

摘? 要：當前，我們國家的經(jīng)濟和科技快速發(fā)展，技術(shù)不斷更新，人們的生活水平也隨之不斷地提高和改善，與此同時，計算機在人們的生活中也變得越來越普遍，人們對計算機性能的要求也越來越高，因此在計算機軟件的開發(fā)過程中，計算機體系結(jié)構(gòu)軟件的模擬技術(shù)也變得越來越重要，本文將結(jié)合實際簡要分析當前的計算機體系結(jié)構(gòu)的模擬技術(shù)相關(guān)方面的研究。

關(guān)鍵詞：計算機;結(jié)構(gòu)軟件;模擬技術(shù)

隨著信息化和科技化的不斷發(fā)展，人們對高新技術(shù)的要求也越來越高，對計算機科學技術(shù)的依賴也越來越深。在這樣的背景之下，計算機技術(shù)發(fā)揮著十分重要與不可或缺的作用，但是現(xiàn)如今，計算機體系結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了一些困難，這些困難對計算機的發(fā)展以及人類社會的發(fā)展有著不小的阻力，因此必須要提出完善和健全的措施來發(fā)展計算機體系結(jié)構(gòu)軟件的模擬技術(shù)。

一、計算機體系結(jié)構(gòu)的介紹

（一）計算機體系結(jié)構(gòu)的簡單定義

對于程序員來說，可見的系統(tǒng)屬性實際上就是計算機的體系結(jié)構(gòu)，比如說設(shè)計思想和體系結(jié)構(gòu)之類的就屬于計算機體系結(jié)構(gòu)。一般來說，在計算機系統(tǒng)上出現(xiàn)的問題就是通過計算機體系結(jié)構(gòu)去解決的。通過將某些系統(tǒng)的元素組合在一起，這些元素之間相互處理達到目標，這樣相互處理就構(gòu)成了體系結(jié)構(gòu)。我們都知道圖靈機理論是計算機體系機構(gòu)的基礎(chǔ)，并且計算機體系結(jié)構(gòu)也是馮諾依曼體系結(jié)構(gòu)當中的一種體系結(jié)構(gòu)。在計算機體系的結(jié)構(gòu)當中，一般組合的系統(tǒng)元素有計算機的軟件硬件，以及數(shù)據(jù)庫和人員文檔等過程^[1]。

（二）計算機系統(tǒng)發(fā)展階段

從上個世紀六十年代開始，一直到現(xiàn)在，已經(jīng)過了很長一段時間的發(fā)展，隨著時代的不斷進步，以及技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對于計算機的要求也不斷升高，這也促使計算機系統(tǒng)不斷發(fā)展，總的來說，計算機的發(fā)展可以分成四個階段。一下將簡要介紹這四個階段的具體發(fā)展內(nèi)容。

1、階段一

六十年代中期，這是計算機系統(tǒng)發(fā)展的最初階段，在這個階段當中，硬件發(fā)展要快于軟件發(fā)展，硬件發(fā)展的速度更迅速，硬件的使用已經(jīng)變得十分廣泛和普通，不過軟件發(fā)展的速度要稍微遜色一些，還沒有達到一定的水平，軟件開發(fā)也沒有一個整體的系統(tǒng)規(guī)劃。那時候編寫的程序的規(guī)模也很小，人們對于軟件設(shè)計的理念還不夠清楚^[2]。

2、階段二

到達七十年代中期這段時間里，計算機系統(tǒng)的發(fā)展來到了第二階段，特別是計算機技術(shù)取得了很大的進步，也提出了許多的全新概念，特別是人機交互技術(shù)的提出，計算機的應(yīng)用就完全升級到了一個全新的層次，從此以后，軟件與硬件的配合也變得更加良好。

3、階段三

到了八十年代中期，這段時間是計算機系統(tǒng)發(fā)展的第三階段，在這十年里，計算機系統(tǒng)已經(jīng)發(fā)展到了比較好的階段，計算機技術(shù)得到了很大的提升與發(fā)展，不過，科學技術(shù)在發(fā)展，因此人們對計算機的要求也越來越高，局域網(wǎng)和數(shù)據(jù)通信的發(fā)展都對計算機系統(tǒng)提出了很高的要求。

4、階段四

從八十年代到現(xiàn)在，是計算機系統(tǒng)發(fā)展的第四階段，人們開始重視軟件和硬件的配合使用效果。計算機體系的環(huán)境也從以前比較集中的環(huán)境變成了現(xiàn)如今分散的服務(wù)器環(huán)境。信息網(wǎng)絡(luò)的全球化讓人們在交流和分享資源這一方面變得十分迅速，軟件開發(fā)也不斷發(fā)展，不斷有新的軟件開發(fā)方式去取代舊的開發(fā)方式，逐漸的形成了系統(tǒng)的開發(fā)方式^[3]。

二、計算機結(jié)構(gòu)模擬技術(shù)

想要得到硬件系統(tǒng)在功能上的特性，可以使用軟件的方式來進行模擬計算機系統(tǒng)的硬件運行，這樣的技術(shù)叫做計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)。在體系結(jié)構(gòu)的設(shè)計中，這一技術(shù)已經(jīng)變成了不可缺少的環(huán)節(jié)，利用體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)來進行評估也變得十分重要^[4]。

（一）現(xiàn)如今計算機模擬面臨的問題

盡管在短時間內(nèi)利用計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)可以設(shè)計出很多的方案，然后在根據(jù)具體要求以及深層次的要求選出最好的方案，這樣做可以節(jié)約很多時間，但是這種方式仍然面臨著幾個問題。

1、計算機體系機構(gòu)軟件模擬器開發(fā)難度

首先，計算機系統(tǒng)十分復(fù)雜，想要用軟件來模擬計算機系統(tǒng)的每個行為特征基本是不可能的，因此要對計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的層次進行簡化，不過實踐證明，簡化過后的結(jié)構(gòu)層次仍然十分復(fù)雜，再加上需要開發(fā)模擬體系，這就變得更加困難與復(fù)雜。

2、計算機體系結(jié)構(gòu)模擬時間

由于計算機系統(tǒng)十分復(fù)雜，模擬器在運行的時候需要花費大量的時間，并且運行的速度也是十分緩慢，再加上各自不同的模擬目的，又有著很大的差距，有的模擬可能是需要幾個月，但是有點模擬卻需要幾十年的時間來進行^[5]。

3、計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬運行的效果

由于在模擬開發(fā)的過程中，存在著很多的錯誤，再加上設(shè)計人員的決策也會出現(xiàn)問題，這都會對模擬的效果造成很大的影響，這就使得精度變差，因此在這三個步驟中，每一個步驟都有可能會出現(xiàn)或多或少的問題。

（二）計算機體系結(jié)構(gòu)的模擬分類

經(jīng)過漫長時間的發(fā)展，計算機軟件模擬技術(shù)的研究也取得了不錯的成果，模擬技術(shù)也變得越來越多樣化。我們接下來將簡單介紹一下計算機體系結(jié)構(gòu)模擬器的幾種主要的分類方法，根據(jù)處理器的數(shù)目不同，我們可以分成單處理和多處理系統(tǒng)模擬，而根據(jù)處理目標和模擬目標的不同可以分成性能模擬和功能模擬。隨著人們對計算機的要求變得十分高，計算機系統(tǒng)也變得十分復(fù)雜，因此計算機系統(tǒng)能耗和發(fā)熱的問題也變得十分重要。根據(jù)模擬器開發(fā)和執(zhí)行模式不同，可以將模擬器分成串行和并行的結(jié)構(gòu)模擬器。在模擬器運行過程中，根據(jù)執(zhí)行內(nèi)核的數(shù)量不同可以分成多核系統(tǒng)模擬器和單核系統(tǒng)模擬器。

（三）計算機結(jié)構(gòu)軟件模擬的兩種結(jié)構(gòu)驅(qū)動

1、跟蹤驅(qū)動的模擬

在早期，頁面換置的算法中，我們應(yīng)用的就是跟蹤驅(qū)動的模擬技術(shù)，這個過程就是通過每一條指令產(chǎn)生信息去輸入，然后跟據(jù)相關(guān)指令模擬出這一種體系結(jié)構(gòu)的功能，這就是我們早期應(yīng)用的跟蹤驅(qū)動模擬的方式，但是這種方式也有問題，主要有兩個方面的問題，首先就是模擬的時間之長，這是因為他需要在執(zhí)行的過程中輸入所有信息，這對儲存設(shè)備的容量要求很高。另外一個方面就是在跟蹤信息時，處理信息的指令不夠準確，在模擬過程中會影響到結(jié)果的精確性^[6]。

2、執(zhí)行驅(qū)動模擬

與跟蹤驅(qū)動模擬不同的是，執(zhí)行驅(qū)動是以程序的指令作為模擬器輸入進去的，它不適用跟中狀態(tài)的信息，也不輸入這方面的信息進去，與跟蹤模擬技術(shù)的優(yōu)勢就是它模擬的結(jié)果會更加真實準確，但是執(zhí)行的模擬的成本更加高，并且這種方式執(zhí)行的速度也不夠快，這就導致了這個過程所需要花費的時間也就更長。

結(jié)語：

隨著科學計算的不斷發(fā)展，計算機體系已經(jīng)進入了發(fā)展的第四階段，計算機已經(jīng)深入到人們生活的各個方面，人們對計算機的要求也變得越來越高，因此對于軟件開發(fā)以及更新速度都有十分高的要求。而計算機體系結(jié)構(gòu)軟件的惡魔你技術(shù)是一個非常重要的技術(shù)和工具，必須要加快速度研發(fā)出符合現(xiàn)代科技需求的計算機體系結(jié)構(gòu)的模擬器，大力投入資金和資源完善計算機體系結(jié)構(gòu)的模擬技術(shù)。

參考文獻

[1]? 李蕭瑋.計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2018（21）：38.

[2]? 王振華.試論計算機體系結(jié)構(gòu)軟件的模擬技術(shù)[J].景德鎮(zhèn)學院學報，2018，33（03）：80-83.

[3]? 程耀.計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的分析[J].電腦迷，2018（04）：238.

[4]? 王勉，范志勤.計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)[J].數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用，2017（11）：229+231.

[5]? 智慧.探究計算機體系結(jié)構(gòu)軟件的模擬技術(shù)[J].電腦迷，2017（11）：26.

[6]? 張雪臻.計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術(shù)的分析[J].信息與電腦（理論版），2017（18）：32-33.