計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的中期報(bào)告

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的中期報(bào)告1.研究背景和意義計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)是計(jì)算機(jī)技術(shù)中的重要方向之一，其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)對于計(jì)算機(jī)性能、功耗、可靠性等方面有著重要的影響。計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬器（ComputerArchitectureSimulator，簡稱CAS）是一種用于模擬計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的軟件工具，其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)可以提高對計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的理解和掌握，為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的教育和研究提供有力支持。2.研究目標(biāo)本課題旨在設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)一款基于C++語言的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬器，通過模擬計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的運(yùn)行過程，完成對于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的配置、性能和功耗等方面的分析，為計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)研究和教育提供有力的支持。3.研究內(nèi)容和技術(shù)路線3.1研究內(nèi)容（1）設(shè)計(jì)和編寫計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬器的程序框架和基本模塊，包括模擬器的初始化、指令的解析和執(zhí)行、寄存器和內(nèi)存的讀寫等功能。（2）實(shí)現(xiàn)對于不同指令集的支持，包括基礎(chǔ)指令、向量指令、浮點(diǎn)指令等，并支持對于指令集進(jìn)行擴(kuò)展和修改。（3）實(shí)現(xiàn)對于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的性能、功耗和可靠性等方面的評(píng)估，包括指令延遲、吞吐量、緩存和內(nèi)存訪問等方面的指標(biāo)。（4）設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)對于多個(gè)處理器之間的通信和同步機(jī)制，提供多核處理器的支持。（5）提供可視化界面，顯示模擬器運(yùn)行過程中各個(gè)指令的狀態(tài)、計(jì)算結(jié)果及其影響等信息，方便用戶對于計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的理解和掌握。3.2技術(shù)路線（1）采用C++語言編寫模擬器程序，利用面向?qū)ο蟮乃枷虢⒊绦虻幕炯軜?gòu)和模塊關(guān)系，提高代碼的可讀性和可維護(hù)性。（2）利用匯編語言對應(yīng)不同的指令集，實(shí)現(xiàn)對于指令的解析和執(zhí)行，并通過定時(shí)器的設(shè)置實(shí)現(xiàn)指令的延遲模擬。（3）設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的性能、功耗和可靠性等方面的評(píng)估方法，通過對每個(gè)指令的執(zhí)行時(shí)間、占用資源等信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析得到對應(yīng)的指標(biāo)值。（4）采用多線程技術(shù)實(shí)現(xiàn)多個(gè)處理器之間的通信和同步機(jī)制，提供多核處理器的支持。（5）采用QT的圖形界面設(shè)計(jì)工具，實(shí)現(xiàn)模擬器的可視化界面，顯示指令的運(yùn)行過程和執(zhí)行結(jié)果。4.進(jìn)度安排（1）模擬器程序框架的設(shè)計(jì)和編寫，包括模塊關(guān)系的建立、基本功能的實(shí)現(xiàn)等，完成時(shí)間：一個(gè)月。（2）不同指令集的支持和指令執(zhí)行模擬，完成時(shí)間：兩個(gè)月。（3）性能、功耗和可靠性等方面的評(píng)估方法的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，完成時(shí)間：一個(gè)月。（4）多核處理器的支持，完成時(shí)間：兩個(gè)月。（5）可視化界面的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，完成時(shí)間：兩個(gè)月。5.預(yù)期成果本課題預(yù)期完成一款基于C++語言的計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬器程序，并實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）支持不同指令集的模擬和執(zhí)行。（2）實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的性能、功耗和可靠性等方面指標(biāo)的評(píng)估。（3）提供多核處理器的支持。（4）提供可視化界面，顯示模擬器運(yùn)行過程中的各種信息。6.總結(jié)本課題研究了計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)模擬器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，提出了一種基于C++語言的設(shè)計(jì)方案，并闡述