計算機體系結構論文
對當前的計算機系統來說，計算機體系結構軟件的模擬技術是不能缺少的環節，與原系統相比，該技術可在一定程度在減少軟件軟件產品設計時長，可以說是對當前計算機市場開發非常有有利的工具。下面是學習啦小編給大家推薦的計算機體系結構論文，希望大家喜歡!
計算機體系結構論文篇一
淺談計算機體系結構軟件模擬技術
摘要：對當前的計算機系統來說，計算機體系結構軟件的模擬技術是不能缺少的環節，與原系統相比，該技術可在一定程度在減少軟件軟件產品設計時長，節省了產品設計時所需要的資金，可以說是對當前計算機市場開發非常有有利的工具?？墒钱斍?，此計算機體系結構軟件模擬還是有一些問題還是需要改進的，包括測試時間、精確度不準確等等都在某種程度上制約了此技術的運用。而且這些問題到現在為止仍存在，雖然有很多的從業人員在不斷努力，但然沒找到解決的途徑。該文在分析計算機體系結構軟件模擬技術的發展史的上基礎上，把當前技術整理、分類，為今后從來此研究的人員提供一些可靠的建議。
關鍵字：計算機 結構軟件 模擬技術 計算機體系 探討
伴隨科技水平的不斷提升，人類對于計算機系統的要求是日漸提高，計算機的動作方式也是呈現多元化發展。截止目前，附著計算機技術發展，其處理器復雜度也在不斷提升，單片處理器晶體管數已達10億。
因為計算機的系統在不斷完善、復雜，所制造時花費的時間也會有所延長，且成本提升。而且為保證質量，在這過程中需反復的驗證，一般而言需要4-7年時間，成本高。
1 計算機體系結構軟件模擬技術的發展情況分析
計算機系統中處理器不斷變化而發展起計算機體系結構軟件模擬技術。上世紀八十年代中葉，多數計算所使用的系統是數據驅動技術，此技術是對計算機已運行數據進行收集并實施相關命令。在了解到掌握到計算機運行數據基礎上對處理器特點、結構分析，發現其中的問題。此技術也被稱為：基于命令實施的輪廓靜態建模。之后的研究在這基礎上提出性能分析模式技術。其結構在設計上，質量有了很大的進步，大減少了成本。本來這項技術已得到了非常廣的運用，但無法反映計算機細節內容，適用范圍小且精確度不高，所以最后還是要對此技術進行。而計算機體系結構軟件模擬技術就是這樣產生的。
2 計算機體系結構模擬的分類
因為這個體系結構軟件模擬技術研究和開發已有了一定的歷史，此技術的特點是多元化。當前使用各類技術體系結構模擬器非常多，大概有幾百種且類型復雜。
按照處理器個數分為：單處理器系統模擬、多處理器系統。
按照命令形式可分為：單命令模擬結構、多命令模擬結構。
按照損耗情況可分為：耗能模擬結構、性能模擬結構。
按照模擬器角度分為：開發型模擬結構、運行模擬結構。
3 當前計算機體系結構軟件模擬體系所表現出的問題
3.1 簡析計算機體系模擬技術
和之前計算機模擬技術對比，此模擬技術的靈活性更強，可在不同級別對計算機系統進行模擬，按使用者需求選擇任意詳細程度的模擬與復雜程度。此外此模擬技術還可以提供性能預測平均值，且對計算機中動態信息也可被歸入至分析的范圍中，可分析計算機中動態信息的特點與規律。
基于上述優勢，在二十世紀的八十年代末中葉該技術快速主流。通常我們認為此技術有兩個部分，即功能性和性能性模擬。
功能性模擬器是對模擬目標體系、結構進行模擬，功能：檢驗已開發計算機產品體系、結構功能是不是可以滿足用戶需求，重點在于關注運行數據的正確與否。
至上世紀九十年代末期，執行驅動雖成本較高，但已取代了問題較多驅動跟蹤技術成為了主要技術。
3.2 計算機體系結構模擬技術開發所存在的問題
3.2.1 開發難度比較大
因為計算機系統的復雜性，如果要將所有門電路、晶體管等特征全通過軟件模擬是無法實現的。一般情況下對計算機系統按層抽象來簡化系統的復雜程度，但是往往進行簡化后計算機的系統還是比較復雜的，這樣對模擬器的開發就提出了一定的要求。
當前系統主要是運用兩種語言開發體系結構軟件的模擬器(C編程、C++語言)，用這些結構化的品德語言對計算機系統部件功能和行為進行模擬的時候，花費的時間很長而且比較容易出錯。這是因為在對計算機體系結構軟件模擬器進行開發的時候是在當前基礎進行二次開發或改進的，但這種二次或改進開發仍很困難。需要對模擬器進行多次、反復的模擬來增加評估體系結構的可信程度。而這些都加大了模擬器的開發難度
3.2.2 評估新設計時，運用時間長
作為運行程序，模擬器對計算機系統的詳細模擬時，等待程度需在周期上記錄動態命令運行出的結構和處理器狀態。這些數據量是很大的，在一定程度上會降低詳細模擬的運行速度。
隨著處理器性能的提升、完善，國際組織SPEC為對處理器性能進行評估，發布了新的標準程序包，以此來測試性能。在這些標準化性能測試程序包含了有很多個極大負載性能測試程序，通過各個方面對處理器的性能進行相應的測評。
為保證模擬結果的準確，在模擬器運行標準化性能程序包為一種可用法。針對硬件來說運行慢的模擬速度是負載大的測試程序，會花費過多的時間。根據不同模擬的目的，參考使用輸入參數情況下，運用時間有可能需要若干年的時間。這時在體系結構層次中，有許多可以配置的參數，且不會獨立影響系統，只需要修改某個參數，需重新運行模擬測試程序。如果想到得到好的計算機體系結構，模擬運行會花費非常長的時間。
4 計算機體系結構軟件模擬技術開發的解決方法
4.1 減少相應參數的輸入
對于性能測試程序中，一些參數進行合理調整，減少模擬器運行性能測試程序的運行時間。這個方法仍運行測試程序中的所有命令，只運用比較少的參數輸入進行相應的模擬運行，并把模擬運行結果代替原有輸入參數集的運行結果。此法在很大程度上可提升模擬器運行的數度。
4.2 減少命令數量
合理和科學的選擇一些模擬命令，并且對進行標準化的性能測序程度，這類模擬命令的運行結果可以代替最開始的結果。提高模擬的精準度和速度的關鍵在于如何才能科學、合理的對這些運行命令進行選擇。通常有2種方法：
(1)直接選取連續命令，并采用統計法進行命令的抽樣選取，方法簡單，但缺點是模擬的精度不高;
(2)運用統計法抽樣進行，雖精度度高，但操作復雜。
5 結束語
綜上所述，隨著科技的繼續發展，人類對計算機功能不斷提出新功能需求。計算機體系結構軟件模擬技術也會不斷發展，成為軟件開發技術的關鍵。
參考文獻
[1]喻之斌,金海,鄒南海.計算機體系結構軟件模擬技術[J].軟件學報,2008(01).
[2]李明樹,楊秋松,翟健.軟件過程建模方法研究[J].軟件學報,2009(03).
計算機體系結構論文篇二
試談計算機體系結構軟件模擬技術
摘 要：隨著我國經濟的快速發展，信息化水平越來越高，對網絡技術的發展要求也就越來越嚴格，尤其是在計算機功能方面的要求。提高計算機的運行功能有利于計算機在發展過程中不斷適用于信息量大幅度增加的現代社會，實現信息快速傳輸的目標，于是結構軟件模擬技術應運而生。軟件模擬技術在計算機體系結構上的推廣和使用，不僅提高了計算機的運行功能，還加快了計算機軟件的開發速度，相比之下，大大節省了計算機軟件的開發成本。為了能夠對計算機體系結構軟件模擬技術有進一步的了解，本文的主旨就是對軟件模擬技術開發中存在的問題進行分析，進而分析軟件模擬技術在計算機體系結構中的應用，找到有效的解決措施，促進軟件模擬技術的發展。
關鍵字：計算機體系 結構軟件模擬技術 分析
雖然軟件模擬技術在計算機體系結構上的應用起步較晚，但是已經取得了一定的成就，在現代處理器或計算機系統設計中，體系結構軟件模擬技術已成為一個不可缺少的環節。盡管如此，軟件模擬技術仍然存在著許多的問題，由于軟件模擬技術的開發工藝比較復雜，還需要花費大量的時間對其進行標準測試，所以為了能夠讓它在計算機體系結構方面的應用能夠達到人們對計算機能力日益增長的需求，需要對計算機體系機構軟件模擬技術進行分析。
1 計算機體系結構軟件模擬技術存在的問題
1.1 軟件模擬技術的開發難度比較大
由于計算機的機構極其復雜，當前如果要將計算機里邊的晶體管和電路全部通過模擬技術實現是不太現實的操作，所以只能采取結構簡化措施，按照一定的層次分配對計算機的體系結構進行簡化。但是在同等情況下，計算機體系結構在簡化之后依舊相當的復雜，不利于軟件模擬技術的開發。所以，為了能夠解決計算機體系結構軟件模擬技術在應用過程中的這一難題，編程人員經過研究發現可以使用C語言當中的功能語言來開發相對應的模擬軟件。這種方式下開發出來的軟件和其它方式開發的軟件相比，具有明顯的優勢，比如在使用過程更不容易出錯，還可以減少對能源資源以及時間的消耗。當前我國在軟件模擬技術開發方面的工作，基本上都是在原本的模擬器基礎上開始的，并沒有嚴格遵守從最開始的步驟出發的要求，由于軟件模擬技術的復雜性，讓許多開發出來的軟件在推廣使用之前受到廣大用戶的質疑。因此在軟件模擬技術的開展工作上，需要加大對軟件設計的力度，以提高軟件運行的準確性。
1.2 模擬器的設計時間長
計算機主機上的一大重要運行程序就是模擬器，在模擬運行系統運行過程的時候，記錄處理器運行的狀態一般都是利用時鐘級別以上的記錄器。在這種狀態下包含大量的數據在當中，在模擬運行速度方面產生了直接的影響。目前我國最快的模擬器運行速度遠遠慢于計算機主機的硬件運行速度，通過軟件模擬技術讓處理器的運行速度不斷提高，為能夠同時提高軟件模擬技術的測試運行性能，相關組織也相應的發布了測試標準程序，解決因測試耗費的時間過長而引起的低工作效率問題。
1.3 軟件模擬技術中模擬器的運行結果有待提高
當前我們主要把計算機體系結構模擬器開發的主要過程分為三個階段，其一是目標體系的構建，其二是模擬器結構的設計，其三是模擬器的實現。這三個階段中目標體系的構建主要是針對迷你軟件的開發，是它開發過程中的一個重要環節，但是在運行結果方面存在很大的缺陷。第二個階段出現的問題主要體現在它的細節方面，雖然這個過程中能夠對計算機的體系結構目標具有比較明確的理解，但是容易出現細節性的錯誤。綜上所述，軟件模擬技術在測試運行結果的時候需要特別注意一些運行方面的錯誤，避免給模擬器運行的結果帶來嚴重的影響。
2 提高計算機體系結構軟件模擬技術的有效措施
2.1 相應的減少模擬器運行的參數
為了能夠提高計算機的運行速度，可以針對計算機的運行過程是用一些具有代表性的測試參數，并適當對一些模擬器的測試程序進行修改，以減少模擬器運行的參數，提高模擬器運行的測試效果，節約程序測試的使用時間?？梢噪S意選去一些模擬器的運行參數，將它們設置在模擬器設置中，執行的結果為最終結果，如果參數的訊息可以在模擬器中找到對應的結果，則可以將其參數保存，反之則可以進行刪減。通過減少運行參數的方式，不僅提高了運行的速度，還可以減少測試過程的誤差，降低錯誤率，提高軟件模擬技術在計算機體系結構方面的運用。
2.2 減少模擬器運行指令的數量
計算機作為當代社會信息傳播的主要方式之一，在運行過程中需要消耗大量的數據，所以如果要對其運行過程進行全面的模擬，需要在程序中添加大量的運行指令來滿足要求，而這些指令也正是運行耗費大量時間的關鍵所在。所以，為了能夠很好的解決這一弊端，隨著我國科學技術的不斷進步，以及對軟件模擬技術的深入研究，發現如果采用全部的指令來完成軟件的模擬工作是行不通的，但是如果只是采用其中的部分指令，讓這部分指令的運行過程來代替全部指令的運行過程，將讓模擬效果大幅度提高。因此同時也面臨著一個重要難題，在眾多的指令中應該如何取舍才能完美的取代全部指令的運行過程。在做出指令選擇的時候需要了解各指令之間的差異，對它的運行效果有所了解，然后進行篩選，在保證不直接影響模擬效果的前提下，選出具有代表性的指令。當前主要的指令選擇方式有兩種，一個是直接選擇指令，另一個是通過統計學的方式對指令進行選擇。
3 結語
隨著我國信息的傳輸量大幅度提高，對計算機體系結構要求的提出的更高要求，軟件模擬技術被大量的推廣和應用，在計算機的發展過程中起到重要作用，對這項技術進行分析就是為了能夠促進這項技術更好的發展。
參考文獻
[1]李明樹，楊秋松，翟健.軟件過程建模方法研究[J].軟件學報，2009(03).
[2]許建衛，陳明宇，楊偉，潘曉雷，鄭規，趙健博，孫凝暉.計算機體系結構模擬器技術和發展[J].系統仿真學報， 2009(20).
[3]王杰生，李舟軍，李夢君.用描述邏輯進行語義Web服務組合[J].軟件學報， 2008(04).
計算機體系結構論文篇三
淺談計算機網絡體系結構
摘要：隨著信息技術及其應用的迅猛發展，人類已經進入了網絡時代，人們也開始關注于網絡體系結構。網絡體系結構是指通信系統的整體設計，它為網絡硬件、軟件、協議存取控制和拓撲提供標準。
關鍵詞：OSI參考模型;TCP/IP參考模型與協議;TCP/IP協議簇我們把計算機網絡的層次劃分及各層協議的集合稱為計算機網絡體系結構，簡稱網絡體系結構。換句話說，所謂網絡體系結構是指整個網絡系統的邏輯結構和功能劃分，它包含了硬件和軟件的組織與設計所必須遵守的規定。計算機網絡采用分層結構還有利于交流、理解和標準化。在網絡發展過程中，已建立的網絡體系結構很不一致，互不相容，難以相互連接。為了使用網絡系統標準化，國際標準化組織在20世紀80年代初正式公布了一個網絡體系結構模型作為國際標準，稱為開放系統互連參考模型。
一、 網絡協議
計算機之間進行數據通信僅有傳送數據的通路是不夠的，還必須遵守一些事先約定好的規則，由這些規則明確所交換數據的格式及有關等問題。計算機網絡協議就是通信的實體之間有關通信規則約定的集合。只有遵守這個約定，計算機之間才能相互通信和交流。網絡協議由3個要素組成，即：
(1) 語法，即控制信息或數據的結構和格式。(2) 語義，即需要發出何種控制信息，完成何種動作以及何種應答。(3) 同步，即事件實現順序的詳細說明。
二、 OSI參考模型
開放系統互連參考模型OSI/RM是抽象的概念，而不是一個具體的網絡。它將整個網絡的功能劃分成7個層次，由下到上分別為物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。每層都有它的功能以及會自動完成一定的功能。兩個終端通信實體之間的通信必須遵循這7層結構。發送進程發送給接收進程的數據，實際上是經過發送方各層從上到下傳遞到物理介質;通過物理介質傳輸到接收方后，在經過從下到上各層的轉遞，最后到達接收進程。在這里我簡單地說一下各層的功能：
(1) 物理層：物理層是整個OSI參考模型的最低層，它為數據鏈路層提供透明傳輸比特流的服務。
(2) 數據鏈路層：數據鏈路層是OSI參考模型的第二層，它主要的功能是實現無差錯的服務。
(3) 網絡層：網絡層是OSI參考模型的第三層，它解決的是網絡與網絡之間，即網際的通信問題。
(4) 傳輸層：傳輸層是OSI參考模型的第四層，它主要功能是完成網絡中不同主機上的用戶或進程之間可靠的數據傳輸。
(5) 會話層：會話層是OSI參考模型的第五層，其主要功能是組織和同步不同的主機上各種進程間的通信。
(6) 表示層：表示層是OSI參考模型的第六層，其主要功能是解決用于信息語法的表示問題。
(7) 應用層：應用層是OSI體系結構的最高層次，它直接而面向用戶以滿足用戶的不同需求。在整個OSI參考模型中，應用層是最復雜的，所包含的協議也是最多的。
三、 TCP/IP參考模型與協議
由于歷史的原因，現在得到廣泛應用的不是OSI 模型，而是TCP/IP協議。TCP/IP協議最早起源于1969年美國國防部贊助研究的網絡世界上第一個采用分組交換技術的計算機通信網。它是網絡采用的標準協議。網絡的迅速發展和普及，使得TCP/IP協議成為全世界計算機網絡中使用最廣泛、最成熟的網絡協議，并成為事實上的工業標準。TCP/IP協議模型從更實用的角度出發，形成了具有高效率的4層體系結構，即主機網絡層、網絡互聯層、傳輸層和應用層。在這里我簡單地說一下各層的功能：
(1) 網絡接口層：網絡接口層是模型中的最低層，它負責將數據包透明傳送到電纜上。
(2) 網絡互聯層：網絡互聯層是參考模型額第二層，它決定數據如何傳送到目的地，主要負責尋址和路由選擇等工作。
(3) 傳輸層：是參考模型額第三層，它負責在應用進程之間的端與端通信傳輸層主要有兩個協議，即傳輸控制協議TCP和用戶數據報協議UDP。
(4) 應用層：應用層位于TCP/IP協議中的最高層次，用于確定進程之間通信的性質以滿足用戶的要求。
OSI與TCP/IP比較
1、 OSI參考模型與TCP/IP參考模型的對照關系
OSI參考模型與TCP/IP參考模型都采用了層次結構，但OSI采用的是7層模型，TCP/IP是4層結構。TCP/IP參考模型的網絡接口層實際上并沒有真正的定義，只是一些概念性的描述。而OSI參考模型不僅分了兩層，而且每一層的功能都很詳盡。TCP/IP的互聯層相當于OSI參考模型網絡層中的無連接網絡服務。OSI參考模型與TCP/IP參考模型的傳輸層功能基本類似，都是負責為用戶提供真正的端到端的通信服務，也對高層屏蔽了底層網絡的實現細節。所不同的是TCP/IP參考模型的傳輸層是建立在互聯層基礎之上，而互聯層只提供無連接的服務，所以面向連接的功能完全在TCP協議中實現，當然TCP/IP的傳輸層還提供無連接的服務，如UDP;相反OSI參考模型的傳輸層是建立在網絡層基礎之上的，網絡層即提供面向連接的服務，又提供無連接服務，但傳輸層只提供面向連接的服務。
在TCP/IP參考模型中，沒有會話層和表示層，事實證明，這兩層的功能確實很少用到，因此，OSI中的這兩層次的劃分顯得有些畫蛇添足。
四、 TCP/IP協議簇
TCP/IP實際上是指作用于計算機通信的一組協議，這組協議通常被稱為TCP/IP協議簇。TCP/IP協議簇包括了地址解析協議ARP、逆向地址解析協議RARP、網絡協議IP網際控制報文協議ICMP、用戶數據報協議UDP、傳輸控制協議TCP、超文本傳輸協議HTTP、文件產生協議FTP、簡單郵件管理協議SMTP、域名服務協議DNS、遠程控制協議TELNET等眾多協議。協議簇的實現是以協議報文格式為基礎，完成對數據的交換和傳輸。
五、網絡層相關協議
網絡層中含有4個重要的協議：IP協議、因特網控制信息協議ICMP、地址解析協議ARP和反向地址解析RARP。IP協議是TCP/IP協議簇中最為核心的協議。所有的TCP\UDP\ICMP及IGMP數據都以IP數據分組的格式傳輸。IP協議提供一種不可靠、無連接的數據分組傳輸服務。
六、傳輸層相關協議TCP/IP協議簇在傳輸層提供了兩個：TCP/UDP。TCP和UDP是兩個性質不同的通信協議，主要用來向高層用戶提供不同的服務。兩者都使用IP協議作為其網絡層的傳輸協議。TCP和UDP的主要區別在于服務的可靠性。TCP是高度可靠的，兩者的這種本質區別也決定了TCP協議的高度復雜性，因此需要大量的開銷，而UDP卻由于它的簡單性獲得了較高的傳輸效率。TCP/UDP都是通過端口來與上層進程進行通信。
總結:〖HT〗對OSI參考模型和TCP/IP模型的整個體系及每層的主要工作進行了詳細介紹和對比，并對TCP/IP模型中的主要協議和重要知識點進行了詳盡討論。網絡體系結構是錯綜復雜的網絡世界必須遵守的網絡標準，而OSI參考模型和TCP/IP模型則是典型的代表，因此網絡體系結構的掌握對于我們更好地認識計算機網絡提供幫助。
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