计算机体系结构软件模拟技术研究

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  摘要:现代计算机系统逐渐向高端化,多样化方向发展。随着计算机技术在现代工业以及人们生活中应用,人们加强了对计算机技术的研究。计算机体系结构模拟技术逐渐成为了计算机发展的一项主要工具,因此需要加强对该项内容的分析与介绍。
  关键词:计算机;软件模拟;结构软件
  中图分类号:TP3 文献标识码:A 文章编号:1009-3044(2017)04-0216-02
  开发计算机软件中,软件模拟技术得到了快速的发展,并且对该技术进行应用,可以降低在软件开发过程中的研发成本,缩短软件的开发周期,并且能够满足计算软件在具体开展中的需求。
  1 结构软件模拟技术的种类
  近几年,人们对结构软件模拟技术的研究逐渐加深,取得了不错的成绩,通过一段漫长时间的发展,目前我国在该方面问题的研究出与多元化体制。通过合理的划分,对模拟技术进行探讨,对问题分析具有积极意义。
  1.1 划分类别
  划分结构软件模拟技术需要考虑处理器本身的特点,依据具体情况可以划分为以下两种类型:(1)单个处理系统。(2)多处理器系统模拟。在目标问题的划分上,依据模拟情况而定,可以分为性能、功能、消耗、发热模拟。
  1.2 跟踪驱动模拟
  跟踪模拟技术是整个模拟技术形态中的一种主要类型,该技术的应用比较广泛,其主要被应用在置换算法中。在高速管理算法的具体作用下,实现高效跟踪驱动模块。在具体操作中,完成指令传输,需要将获取到的信息进行处理,并将信息作为模拟处理器,执行相应的输入操作,从而实现对功能面和性能双方面的模拟。该项模拟技术在具体应用中的最大优势,就是调节起来相对比较简单,节省时间,对工作人员的要求较低,其性能在具体应用中容易得到发挥[1]。当然,为了提升结构软件模拟性能,对模拟器的模拟,应在适当的情况下开展,从而避免模拟不当情况的发生。
  1.3 执行驱动模拟
  关系驱动模拟执行中的各项因素,在具体处理中,要结合人为执行中的各项因素,从而掌握模拟器的具体输出情况。因此,应当在制定模拟技术的基础下,对指令程序的具体情况进行详细探索,从而使动态指令的作用能够得到合理发挥。
  2 软件模拟开发技术存在的主要问题
  2.1 开发困难,耗时费力
  计算机功能越来越强大,这使其变得更加适用,可以解决更多问题,但是,与此同时,计算机系统结构也变得更加复杂,在问题分析过程中,对计算机结构的电路、晶体管等各项内容进行详细模拟显然不现实,因此应当采取一定层次结构,对结构体系进行简化,从而使模拟变得简单化[2]。但是,从具体情况来看,经过简化后的系统仍然十分复杂,这对模拟软件开发来说,仍然存在较大困难。基于此,一些研究人员利用C语言功能,开发出了模拟软件,但是该软件在具体应用中容易出现错误,并且在应用中费时费力。
  2.2 设计模拟器费时
  计算机主机上的一个关键构成部分就是模拟器,对计算机系统的运行进行模拟过程中,需要记录处理器的具体运行情况。处理器运行过程中,包含大量数据,因此将会对模拟运行速度造成不良影响。在问题分析中,为了对运行性能进行合理测试,要安装参试标准程序,而从实际情况来看,这些程序的安装费时费力,因此将会大幅度降低程序的测试效率。
  2.3 模拟器运行结果较差
  开发模拟器的主要内容有以下几点:1)构建目标体系时,经常发生分析结果存在误差的情况。2)设计模拟器结构时,虽然可以正确理解结构体系的具体目标,但是,在细节上仍然会存在一定错误,这将会对模拟器的设计产生不良影响。3)实现模拟器时,模拟器运行时,避免不了出现错误,这将会对最终的模拟结果产生不良影响,以上三点内容造成的最终结果就是,模拟器的运行效果达不到理想的要求。
  3 提高结构软件模拟技术措施
  3.1 减少模拟器负荷
  减少模拟器工作量应当从以下几个方面入手:
  1)减少测试程序输入参数,针对一个标准性能测试环境,为了确保测试结果能够达到理想要求,通常具有多套固定测试数集。分析不同的数集内容不难发现,参数负荷较大,结果的精准性也更高。当然,该要求的存在,也使过去应用的结构软件模拟数据准确性偏低的弊端得到了解决。
  2)集中测试,测试程序会包含很多内容。例如,点数测试程序及集中测试程数量接近20。而在问题分析过程中,可以发现,不同的程序之间会存在一定相关性,因此在问题分析时,需要结合各项条件进行,完成分析之后,要从诸多因素中,选择具有代表性的因素,完成相应集中测试[3]。
  3)指令处理,主要针对测试程序中的一小部分进行。该方法对部分指令进行科学模拟,利用该方法,可以使模拟时间缩短,并对模拟环境进行优化。该方式分为以下两种形态:①指令选取通过抽样统计的方式完成。②直接对一段连续指令进行截取。需要注意的是,无论选用哪一种指令,在具体应用中,都能降低模拟器的工作负荷,从而提高数据的准确性。
  3.2 控制指令数量
  3.2.1 直接选取
  直接选取就是在全部指令中随机选取,再将选择的指令设置在模拟器中。通过该方式完成指令的选用,可以将其作为模拟器运行的最终结果。该种指令的选择方式,先选L百万条指令,然后选择M百万条指令,将两种结果作为模拟结果。该方式的主要特征是,完成指令的执行操作后,模拟器中的对应信息将会消失,这将会对后续处理效果造成直接影响。基于此,研究人员在问题分析过程中,提出了一种新的指令选择方式,在选择L百万条指令后,选择M百万条指令进行预热执行,最终,选择N百万条指令,获取最终理想执行效果。通过对该方式进行应用,提高了模拟效果,但是仍然具有一定的局限性,因此不适合在大规模的模拟环境中应用。
  3.2.2 统计学技术的合理应用
  在指令选取过程中可以合理应用统计学技术,该方式的最大特点,是最终选取的指令具有不错的代表性。现阶段,计算机在具体运行过程中,为了使模拟效果能够得到进一步提高,采用的指令选择方式有以下几种:1)代表性采样,先对测试程序进行分析,再选择模拟点,对分析结果分配权重,最终获得精准的模拟结果。2)随机采样,在全部指令中,采用抽样方式完成对指令的选取,从而实现达到模拟效果。3)周期采样,先启动测试程序,在动态下,依据周期标准,完成对指令的选取。
  3.3 应用并行模拟器
  并行模拟器是一种新模拟形态,在具体应用中,表现出的运行状态和效果存在较大差异。并行模拟环境中,关键是更好地在并行体系结构模拟中进行应用。采用该方式进行处理的主要原因是,对系统自身部件众多因素和复杂性进行重点强调,传统模拟方式,在模拟上并不需要并行模拟器[4]。针对目标模拟多种层次的并行性要素的影响,应当着重分析多样性和规模性要求,对并行模拟器进行探索,优化模式,在降低成本的同时,提升效率。
  4 结束语
  计算机在现代人们生活中扮演的角色越来越重要,随着人们对计算要求的不断提高,未来一段时间,计算机体系结构软件模式将逐渐成为市场发展中的一项关键要素。虽然,目前在我国针对该内容的研究,不论在技术还是成果上还都不成熟,但是已经针对优化方案进行了探索,其作用将会逐步得到发挥。
  参考文献:
  [1] 徐传福, 车永刚, 王正华,等. 一种均衡可扩展计算机体系结构分布式模拟方法[J]. 软件学报, 2014(8).
  [2] 陈微. 计算机软件模拟技术在实际应用中的问题研究[J]. 黑龍江科技信息, 2014(24).
  [3] 王恩东, 陈继承, 王洪伟,等. 计算机体系结构模拟技术现状、挑战与展望[J]. 小型微型计算机系统, 2016(1).
  [4] 丰永庆, 张磊. 基于面向对象的可扩展计算机网络设计软件系统研究[J]. 电脑知识与技术, 2013(23).
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