1. 研究目的与意义
1.1背景：
随着人们对计算能力需求的不断增长,计算机系统已经变得越来越复杂.处理器复杂程度按摩尔定律增长, 到目前为止,单片处理器的晶体管数目已经达到了 10 亿.制造这样一个复杂的计算系统所需的时间成本和资金 成本是非常高昂的.体系结构软件模拟技术使用软件的方式来模拟计算机系统硬件在系统结构级别的功能和性能特性.在现代计算机系统的设计和制造中,使用体系结构软件模拟技术来对体系结构设计进行评估和验证已成为一个不可缺少的环节。计算机系统本身是一个非常复杂的系统,要使用软件来模拟每个晶体管或每个门电路各个方面的行为特征几乎是不可能的.
人们简化系统复杂程度的常用办法是对系统按层次进行抽象,体系结构就是对计算机系统 在结构层次上的简化.然而,体系结构层次上的计算机系统依然很复杂,开发其软件模拟器也因此而十分困难. 另外,目前开发软件模拟器使用的主要编程语言是c或c 语言,这些语言是串行结构化语言.使用这种语言的固有机制,如函数或类来模拟计算机系统部件的功能和行为,是一个非常耗时且容易出错的过程.因此,从零开始开发一个系统结构软件模拟器并不容易.通常的做法是,在已存在的模拟器基础上进行二次开发或改进,使其适应自己的要求.实践证明,这种方法也存在较大困难,且模拟器的模拟结果往往令人怀疑.为了使模拟器对体系结构设计的评估是可信的,对模拟器本身还要进行大量的、反复的验证,这又从另一个方面增加了模拟器开发的难度和开发周期。
2. 研究内容和预期目标
2.1内容：
计算机体系结构是计算机专业学生必须熟悉的内容。在教学中，这其内容通常分布在“计算机组成原理”、“计算机体系结构”等课程中，学生通过学习，能掌握计算机系统的基本概念、基本原理、基本结构、基本设计和分析方法，更重要的是能把在“计算机组成原理”、“操作系统”、“编译原理”、“汇编语言程序设计’’等课程中所学的软、硬件知识有机地结合起来，从而建立起计算机系统的完整概念。教师教好这些专业基础课，对于培养学生的抽象思维能力，提高自顶向下、系统地分析和解决问题的能力，有着非常重要的作用。由于计算机组成与体系结构是一门“基于硬件”的专业课程，学生在学习过程中，往往受困于课程的理论知识与硬件实际的联系方面，常常不能达到预期的效果。因此，需要研究开发计算机体系结构模拟器以辅助教学。
当今，模拟器已经被广泛地应用到各种学科领域的设计、研究和学习当中。这是因为研制一个模拟器，在时间消耗上和经费投入上，都将会比制作一个相应的硬件模型节省很多，而模拟器即无需投入太多，还具有修改简便、灵活的特性；另外，通过模拟器的直观体验，对算法、结构和硬件机制的理解与设计是否准确，可以得到更进一步的检验。
3. 研究的方法与步骤
3.1 研究方法
文献研究法:通过调查文献来获得资料，从而全面地、正确地了解掌握所要研究的问题。其作用有：①能了解有关问题的历史和现状，帮助确定研究课题。②能形成关于研究对象的一般印象，有助于观察和访问。③能得到现实资料的比较资料。④有助于了解事物的全貌。
模拟仿真法：利用模型复现实际系统中发生的本质过程，并通过对系统模型的实验来研究存在的或设计中系统的一种方法。模型包括物理的和数学的，静态的和动态的，连续的和离散的各种模型。当所研究的系统造价昂贵、实验的危险性大或需要很长的时间才能了解系统参数变化所引起的后果时，仿真是一种特别有效的研究手段。仿真的重要工具是计算机。仿真与数值计算、求解方法的区别在于它首先是一种实验技术。仿真过程包括建立仿真模型和进行仿真实验两个主要步骤。
4. 参考文献
[1]喻之斌等. 计算机体系结构软件模拟技术[j]. 软件学报, 2008.4(19):1051-1061.
[2]蒋本珊.计算机组成原理.北京：清华大学出版社，2017.6.印刷，第3版
[3]白中英.计算机组成原理.北京：科学出版社 2013.3，第五版
5. 计划与进度安排
序号 起讫日期 工作内容
1 2022.1.8—2022.4.10课题调研、文献检索
2 2022.4.11—2022.4.14毕业设计开题报告
