房雁斌 遼寧科技學院

計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術的分析

房雁斌 遼寧科技學院

軟件模擬技術是計算機技術的衍生物之一，該項技術的出現(xiàn)一方面大大加快了部分工作的進展效率，另一方面也使計算機技術本身的發(fā)展得到推動?；诖耍疚姆治鲇嬎銠C體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術，并針對其現(xiàn)有不足給出改進的建議，以期為后續(xù)軟件模擬技術的優(yōu)化提供一定的理論支持。

計算機體系結(jié)構(gòu) 軟件模擬技術 模擬參數(shù)

前言：現(xiàn)代意義上的計算機最初于1946年出現(xiàn)在美國賓夕法尼亞大學的實驗室中，該計算機每秒運算速度為每秒5000次（加法），造價則超過400000美元。短短70年，計算機的運算達到每秒萬億次的級別，美國的紅杉計算機每秒運算速度達到16324萬億次，這為軟件模擬技術的發(fā)展提供了重要的支持，也為該技術后續(xù)發(fā)展提供了基本保障。

1 現(xiàn)有計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術的不足

1.1 模擬參數(shù)過于復雜

較計算機技術來說，現(xiàn)有的軟件模擬技術是相對落后的，但實際需求卻對模擬技術提出了很高的要求，比如物理實驗室中的綜合實驗、天文研究等。進行天文研究時，天體運行的各類參數(shù)非常多、而且各有差別，這些參數(shù)可以通過計算得出，現(xiàn)有的高等計算機也可以對其進行計算，但在同時帶入軟件中時，很多軟件根本無法完成以參數(shù)為基礎的模型構(gòu)建，導致模型失衡、甚至出現(xiàn)運行崩潰的情況，能否解決這一問題，直接影響計算機體系結(jié)構(gòu)下軟件模擬技術的發(fā)展。

1.2 模擬的結(jié)果存在一定誤差

本節(jié)內(nèi)容和上一小節(jié)的問題直接相關，在參數(shù)過于復雜的情況下，軟件模擬技術無法支持建模和后續(xù)工作，因此研究人員嘗試了降低參數(shù)復雜性的方式進行模擬，但結(jié)果表明這一做法會降低研究的科學性，模擬幾乎可能失去意義。比如月球和地球距離相關研究的參數(shù)設定，月球與地球的距離為389802公里，研究中，如果取其近似數(shù)據(jù)389000公里，那么參數(shù)也會對應出現(xiàn)變化，由于月球直接影響地球潮汐運動，當研究內(nèi)容為潮汐漲落時，將出現(xiàn)20分鐘以上的誤差，潮汐能的利用必然受到影響。

1.3 模擬技術的進展較慢

目前我國的軟件模擬技術以及西方、日本等發(fā)達國家的軟件模擬技術幾乎都面臨著一個相同的問題，即研究進度緩慢，與實際需要嚴重脫節(jié)。比如與日常生活直接相關的天氣預報系統(tǒng)。天氣預報系統(tǒng)是根據(jù)云層、風力、相對濕度運動變化規(guī)律進行模擬，判斷天氣情況的系統(tǒng)。但由于相關技術進展不足，現(xiàn)有的天氣預報模擬系統(tǒng)往往在模擬過程中無法充分結(jié)合實際情況，出現(xiàn)誤報、錯報等問題。設法提升軟件模擬技術的進展速度，是解決該問題以及上述問題的主要措施。

2 計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術不足的改進建議

2.1 建立計算機群或者超級計算機進行模擬

針對參數(shù)過于復雜的問題，目前來看，最可行的方式是建立計算機群或者超級計算機進行模擬，其基本理念是，將某一次模擬中的各類參數(shù)進行分類，分別在不同計算機中進行運算，或者在一臺超級計算機中同時運行多個模擬軟件，分別進行運算。一般來說，一個普通指令包含的運算次數(shù)也會達到百次、千次以上，而在進行復雜參數(shù)模擬時，軟件甚至計算機均處于高速運行的狀態(tài)，當運算次數(shù)過多、超過模擬軟件能夠承受的極限后，就會出現(xiàn)卡頓、死機等情況，而利用多臺計算機分別進行計算或者使用超級計算機可以相對有效的解決這一問題。該方式的缺陷是無法第一時間獲得模擬效果，而且在后期對不同模擬效果進行整合時也存在一定難度。

2.2 提升模擬結(jié)果的精確性

與上一小節(jié)中的方法對應，如果不采用建立計算機群、使用超級計算機進行模擬的方式，也可以繼續(xù)通過降低參數(shù)復雜性的方式進行模擬，為求提升模擬結(jié)果的精確性，相關模擬實驗可以進行多次，再利用數(shù)學概率學知識對多次計算的結(jié)果進行分析，獲取較為可信的模擬結(jié)果。比如進行火箭發(fā)射目標計算，模擬參數(shù)過于復雜，將其進行簡單化處理，第一次計算結(jié)果顯示目標地為A，第二次為B、第三次為C，反復進行100次，將所有地點構(gòu)畫在同一平面中，并建立關系矩陣，分析100個點的分布規(guī)律，最密集的一處就可以認為是最接近的目標地。該方法適用于一般計算，如果要求高精度計算，則不適用。

2.3 加大軟件模擬技術的開發(fā)力度

加大軟件模擬技術的開發(fā)力度、使其盡快適應各項工作的需求，是最終解決各類相關問題的主要辦法。目前來看，限制軟件模擬技術發(fā)展的原因主要包括研究人員不足、研究資金不足、各機構(gòu)交流不足三個方面。鑒于各國、各機構(gòu)對產(chǎn)權(quán)保護工作的重視，短時間內(nèi)很難通過強化交流的方式提升軟件模擬技術的水平，可行方式是增加投資和培育更多人才。以投資的增加為例，我國的軟件模擬技術研究不能局限于中科院等國家機構(gòu)，也應設法動員社會各界廣泛參與，對于各地的研究機構(gòu)，由當?shù)卣块T、國家學術機構(gòu)雙向?qū)ζ溥M行審核，確定其具備研究能力，即可給予資金支持，以此推進軟件模擬技術的發(fā)展。

總結(jié)：通過分析計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術，了解了相關基本內(nèi)容。目前來看，現(xiàn)有的計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術存在模擬參數(shù)過于復雜、模擬的結(jié)果存在一定誤差、模擬技術的進展較慢等問題，針對這些問題，可考慮建立計算機群或者超級計算機發(fā)展軟件模擬技術、提升模擬結(jié)果的精確性、加大軟件模擬技術的開發(fā)力度等措施，強化軟件模擬技術。后續(xù)工作中，注意上述內(nèi)容也有利于相關工作的優(yōu)化。

[1]宋濤.計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術要點分析[J].民營科技,2016,(09):80.

[2]陳世林.關于計算機體系結(jié)構(gòu)軟件模擬技術的研究[J].電腦迷,2016,(03):12.