计算机体系结构软件模拟技术的分析

房雁斌 辽宁科技学院

计算机体系结构软件模拟技术的分析

房雁斌 辽宁科技学院

软件模拟技术是计算机技术的衍生物之一，该项技术的出现一方面大大加快了部分工作的进展效率，另一方面也使计算机技术本身的发展得到推动。基于此，本文分析计算机体系结构软件模拟技术，并针对其现有不足给出改进的建议，以期为后续软件模拟技术的优化提供一定的理论支持。

计算机体系结构 软件模拟技术 模拟参数

前言：现代意义上的计算机最初于1946年出现在美国宾夕法尼亚大学的实验室中，该计算机每秒运算速度为每秒5000次（加法），造价则超过400000美元。短短70年，计算机的运算达到每秒万亿次的级别，美国的红杉计算机每秒运算速度达到16324万亿次，这为软件模拟技术的发展提供了重要的支持，也为该技术后续发展提供了基本保障。

1 现有计算机体系结构软件模拟技术的不足

1.1 模拟参数过于复杂

较计算机技术来说，现有的软件模拟技术是相对落后的，但实际需求却对模拟技术提出了很高的要求，比如物理实验室中的综合实验、天文研究等。进行天文研究时，天体运行的各类参数非常多、而且各有差别，这些参数可以通过计算得出，现有的高等计算机也可以对其进行计算，但在同时带入软件中时，很多软件根本无法完成以参数为基础的模型构建，导致模型失衡、甚至出现运行崩溃的情况，能否解决这一问题，直接影响计算机体系结构下软件模拟技术的发展。

1.2 模拟的结果存在一定误差

本节内容和上一小节的问题直接相关，在参数过于复杂的情况下，软件模拟技术无法支持建模和后续工作，因此研究人员尝试了降低参数复杂性的方式进行模拟，但结果表明这一做法会降低研究的科学性，模拟几乎可能失去意义。比如月球和地球距离相关研究的参数设定，月球与地球的距离为389802公里，研究中，如果取其近似数据389000公里，那么参数也会对应出现变化，由于月球直接影响地球潮汐运动，当研究内容为潮汐涨落时，将出现20分钟以上的误差，潮汐能的利用必然受到影响。

1.3 模拟技术的进展较慢

目前我国的软件模拟技术以及西方、日本等发达国家的软件模拟技术几乎都面临着一个相同的问题，即研究进度缓慢，与实际需要严重脱节。比如与日常生活直接相关的天气预报系统。天气预报系统是根据云层、风力、相对湿度运动变化规律进行模拟，判断天气情况的系统。但由于相关技术进展不足，现有的天气预报模拟系统往往在模拟过程中无法充分结合实际情况，出现误报、错报等问题。设法提升软件模拟技术的进展速度，是解决该问题以及上述问题的主要措施。

2 计算机体系结构软件模拟技术不足的改进建议

2.1 建立计算机群或者超级计算机进行模拟

针对参数过于复杂的问题，目前来看，最可行的方式是建立计算机群或者超级计算机进行模拟，其基本理念是，将某一次模拟中的各类参数进行分类，分别在不同计算机中进行运算，或者在一台超级计算机中同时运行多个模拟软件，分别进行运算。一般来说，一个普通指令包含的运算次数也会达到百次、千次以上，而在进行复杂参数模拟时，软件甚至计算机均处于高速运行的状态，当运算次数过多、超过模拟软件能够承受的极限后，就会出现卡顿、死机等情况，而利用多台计算机分别进行计算或者使用超级计算机可以相对有效的解决这一问题。该方式的缺陷是无法第一时间获得模拟效果，而且在后期对不同模拟效果进行整合时也存在一定难度。

2.2 提升模拟结果的精确性

与上一小节中的方法对应，如果不采用建立计算机群、使用超级计算机进行模拟的方式，也可以继续通过降低参数复杂性的方式进行模拟，为求提升模拟结果的精确性，相关模拟实验可以进行多次，再利用数学概率学知识对多次计算的结果进行分析，获取较为可信的模拟结果。比如进行火箭发射目标计算，模拟参数过于复杂，将其进行简单化处理，第一次计算结果显示目标地为A，第二次为B、第三次为C，反复进行100次，将所有地点构画在同一平面中，并建立关系矩阵，分析100个点的分布规律，最密集的一处就可以认为是最接近的目标地。该方法适用于一般计算，如果要求高精度计算，则不适用。

2.3 加大软件模拟技术的开发力度

加大软件模拟技术的开发力度、使其尽快适应各项工作的需求，是最终解决各类相关问题的主要办法。目前来看，限制软件模拟技术发展的原因主要包括研究人员不足、研究资金不足、各机构交流不足三个方面。鉴于各国、各机构对产权保护工作的重视，短时间内很难通过强化交流的方式提升软件模拟技术的水平，可行方式是增加投资和培育更多人才。以投资的增加为例，我国的软件模拟技术研究不能局限于中科院等国家机构，也应设法动员社会各界广泛参与，对于各地的研究机构，由当地政府部门、国家学术机构双向对其进行审核，确定其具备研究能力，即可给予资金支持，以此推进软件模拟技术的发展。

总结：通过分析计算机体系结构软件模拟技术，了解了相关基本内容。目前来看，现有的计算机体系结构软件模拟技术存在模拟参数过于复杂、模拟的结果存在一定误差、模拟技术的进展较慢等问题，针对这些问题，可考虑建立计算机群或者超级计算机发展软件模拟技术、提升模拟结果的精确性、加大软件模拟技术的开发力度等措施，强化软件模拟技术。后续工作中，注意上述内容也有利于相关工作的优化。

[1]宋涛.计算机体系结构软件模拟技术要点分析[J].民营科技,2016,(09):80.

[2]陈世林.关于计算机体系结构软件模拟技术的研究[J].电脑迷,2016,(03):12.