计算机模拟仿真技术

计算机模拟仿真技术（共12篇）

计算机模拟仿真技术 篇1

随着油田进入中高含水期开发，原油含水率不断上升。另外由于聚合物驱油技术的推广，低矿化度清水的大量注入，导致采油污水的产出量大幅度增加。由于原有供水管网结构的限制，局部区块的采油污水不能就地回注，必须输送到其他负荷较小的区块处理后回注地层，而供水系统流程的复杂性和水质的多样性，油田现有的管理模式和手段无法保证这种供需平衡，还常常因局部停电、停泵、检修等各种原因造成调水受阻，从而导致采油污水外排，污染环境。计算机仿真技术的发展给解决这种问题提供了新的途径。

1 供水系统结构及流程

油田供水系统主要由脱水站、污水处理站、深度污水处理站和注水站组成，其流程详见图1。

由图1中可以看出，油田供水系统由原水系统、净化水系统和深度水系统三个管网子系统组成，在原水系统中，脱水站作为水源，由外输泵将原水输送到管网中;污水处理站作为用水节点，站内配有接收来水的水罐，污水在站中经过一系列处理过程，由污水处理站外输泵将净化水输送到净化水管网。依次类推，在净化水系统中污水处理站是水源，深度处理站和注水站是用水节点，站中同样配有水罐接收来水。净化水在深度处理站经过更进一步的处理，由外输泵输送到注水站水罐。由此可知三个管网子系统之间是紧密关联、相互影响的，这就决定了供水系统调运的复杂性。

2 供水系统仿真模型建立

2.1 管道模型

式(1)中i—管道单元编号;

k,j—管道单元两端节点编号;

qi—管道单元的流量;

li—管道单元的长度;

di—管道单元的内径;

si—管道单元摩阻系数;

pk,pj—管道单元两端节点压力，MPa。

2.2 阀门模型

供水系统属于低压管网系统，阀门的节流和开关对整个系统产生至关重要的影响。对阀门进行当量化处理，表达形式与管道单元相同。

式(2)中Δp—局部阻力损失，MPa;

sξ—当量管道摩阻系数;

lξ—当量管道长度，m。

2.3 外输泵模型

在油田供水系统中，采用离心泵作为外输泵，所以描述外输泵运行情况的主要参数有流量、扬程、实际消耗功率和效率。

式(3)中h—外输泵的扬程，m;

u—外输泵的排量，m3/s;

η—外输泵的效率;%;

N—外输泵的功率消耗，kW;

γ—单位转换系数;

a,b,c,A,B,C—拟合系数，均为常数。

2.4 脱水站、污水处理站和深度污水处理站模型

脱水站、污水处理站和深度污水处理站分别在原水系统、净化水系统和深度水系统中起到“源”的作用，所以把它们统称为供水泵站。供水泵站的特性可用单台或多台外输泵联合工作特性表示，即将各站看作一台“虚拟泵”，应用最小二乘法可以拟合出该“虚拟泵”的运行特性曲线[1]。

式(4)中H—供水泵站的扬程，m;

u—供水泵站的供水量，m3/s;

a,b,c—拟合系数，均为常数。

2.5 系统数学模型

对一个有n个节点的管网中的任一节点k，在任一时刻和时间区间内流向该节点的流量必然等于从该节点流出的流量，它们之间一定保持平衡。流进和流出某一节点的流量至多有如下三类:与该节点相邻管道的流量qi;当该节点为用水用户时的用水量Qk;当该节点为水源所在节点时的供水量Uk。

这些量之间有下列关系:

式(5)中Ik—与节点k相连的管道标号的集合。

将式(1)代入式(5)可得节点方程另一种形式为:

若供水系统中节点的输入流量(供水量或用水量)已知，可由该方程组求出各节点的压力和各管元的流量。

3 供水系统仿真模拟

由于供水系统由原水、净化水和深度水三个子系统组成，在系统仿真时，要针对每一个子系统建模并分别进行仿真。

3.1 不考虑供水泵站特性曲线的系统仿真

不考虑供水泵站的特性曲线的系统仿真问题，就是在各节点的用水量、各供水泵站的供水量给定的情况下，通过仿真求解系统中各节点的压力、各管道的流量和压降等，即在Qk和Uk均已知的情况下，求解方程组(6)，求出所有节点的压力值。

对于方程组(6)可采用一般迭代法进行求解，其具体方法如下:从一组预估的节点压力出发，计算Cikj，线性方程组(6)成为线性方程组，采用Jacobi迭代法解算该方程组得出一组所有节点的压力值，代入方程组(6)，判别方程组左右两边的差值是否满足收敛条件?如果满足，则求出了所需要的节点压力值;否则，重新计算Cikj，形成并求解方程组(6)，进行迭代计算。

3.2 考虑供水泵站特性曲线的系统仿真

考虑供水泵站的特性曲线的系统仿真问题，就是在管网系统的结构和参数、各用水节点的用水量以及各供水泵站总的特性曲线均已知的情况下，通过仿真计算各水源站的供水量、各节点的压力等变量的值[2]。

该仿真问题的模型由两部分方程组成，一部分为系统中的节点方程

另一部分为系统中N个供水泵站的特性曲线方程

式(7b)中X—供水泵站所在节点标号的集合。

为求解方程组(7)，在系统中考虑增设虚拟节点和虚拟管线。在n个节点的系统中，另设一节点号为n+1的虚拟节点，其节点压力为零。将N个供水泵站所在节点与虚拟节点相连形成N条虚拟管线。该管线的流量即为相应供水泵站的供水量。但与一般管线相比，它的管压降方向正好与管线中管线流向相反。而虚拟管线的管压降即为相应供水泵站的供水压力。即

通过增设虚拟节点和虚拟管线，将有n个节点供水系统中供水流量和供水压力之间的关系转化为有n+1个节点的系统中N条虚拟管线的流量和压降之间的关系。将管线的压降和它的流量之间的关系线性化。对一般管线，其线性化后的关系为(9a)，对虚拟管线，其线性化后的关系为(9b)。

式中Cikj=|qikj|/|pk-pj|，Cji,n+1=1/|ajqj,n+1+bj|。

管网的节点方程可表示为:

将式(9a)和(9b)代入上式，可得

上述线性方程组仍可以采用Jacobi迭代法进行解算。

4 仿真模拟系统的应用分析

某油田供水系统现有10座水驱脱水站，2座聚驱脱水站，15座污水处理站，6座深度污水处理站，22座注水站，全天注水量为200 141 m3。仿真模拟系统已经在该油田成功应用，指导油田完成供水管网局部改造和实现仿真模拟调水。

(1)该油田供水系统，由于系统局部区块的含油污水产出和回注不平衡，尤其在钻停高峰期，系统含油污水产出量远远大于注水站的回注量，每天都有1～2万方含油污水无法回注，必须外排。而且受管网结构和压力的限制，含油污水向其它区块的调运受阻。其它区块每天还要注入大量的生活污水，不但污染环境却又浪费水资源。在仿真模拟系统的科学指导下，把三个子系统作为一个整体来考虑，调整各污水站的处理水量，平衡管网系统压力，通过减少外来生活污水的用量，使系统含油污水排放量从15 224 m3/d降为9 761 m3/d，可减少当日含油污水外排5 463 m3。

(2)对供水管网系统进行仿真模拟，通过模拟结果和现场实测数据进行对比分析，找出6条结垢现象严重的管线，进行管线更换。

(3)对系统调水受阻现象进行分析，通过系统仿真模拟增加一条南十三注———南六注的调水管线。管线投产运行后，生产数据与系统仿真模拟结果相吻合。在钻停期间，减少生活污水站的外输水量，将南部区块产出的过多的含油污水向北调运，实现南水北调。在钻停恢复期间，系统用水量增大，通过增加生活污水站外输水量，满足系统总用水量的需求，充分发挥了生活污水的缓冲调节作用，确保含油污水全部回注。

参考文献

[1]常玉连,高胜,郭俊忠,等.油田注水系统生产过程仿真软件ISPPS.系统仿真学报,1999;11(6):450—453

[2]仲伟俊.城市供水系统的计算机调度与设计.南京:东南大学出版社,1995:30—33

计算机模拟仿真技术 篇2

第06章设置页面格式

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式－行号、边框－页面边框]

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计算机模拟仿真技术 篇3

关键词 模拟仿真 中学物理实验 应用

中图分类号:G633.7文献标识码:A

1 中学物理实验教学的现状

物理是以实验为基础的一门学科,许多物理概念和规律都是建立在实验的基础上。传统的物理实验教学基本上是以教师为中心:演示实验教师做、学生看;分组实验则是学生在教师设计好的方案下进行,学生没有独立思考的余地和实施创造性活动的空间。另外,受器材、场地、实验条件及时间的限制,并不是每一个学生都真正地参与到实验中去了。这种以教师的主观意识为主,学生完全处于被动地位的学习方式,显然不符合学习过程中学生应是主体,教师是主导的这一教学理念。在这个教学理念下,演示实验应重视学生参与,分组实验则尽量采用探究的形式,充分发挥学生的主观能动性,让学生真正进入科学学习的状态,扮演主体的角色。这必然要求实验不能只是教材规定的那几个。而根据探究学习的需要,学生可以尝试自己选择课题、设计实验、选择器材、收集数据、归纳并总结规律。显然,传统的实验室已不能满足这样的要求。计算机模拟仿真技术正好为我们提供了一个广阔的平台。

2 计算机模拟仿真技术在实验教学中的应用

(1)将物理概念和规律的形成形象化,演示不能做的物理实验。在中学物理实验教学中,受条件的限制,有很多实验无法在实验室里完成。对于学生来说,很多常识性知识没有切身体会便难以理解和接收,而使真实的情境进入课堂有时是相当困难甚至是不可能的,这种情形下,可通过计算机模拟仿真实验过程,让学生通过观察模拟仿真的实验现象,分析得出结论和规律。如 粒子散射实验,可用仿真物理实验展现出实验过程,动态模拟极少数 粒子发生的大角度的偏转,这样的效果肯定比教师在黑板上讲解a粒子散射实验好得多。学生很容易记下a粒子散射实验装置、过程、现象,深刻理解卢瑟福的原子核式结构理论,进而探索原子结构。

(2)有些物理情景难以被学生想象,而这对学生理解、掌握物理概念和规律又有重要作用,用计算机制作仿真的物理情景便可起到雪中送炭的作用。例如,将编制的金属发生光电效应的模拟程序,在显示中配以相应的文字及图象,学生在分组“模拟实验”的操作过程中,就能清楚地看到光电效应的各种现象,达到良好的教学效果。

(3)实验所包含的物理本质不够清晰,需要用仿真模拟进行补充,弥补视觉上的不足,使物理过程的本质得以揭示,做到锦上添花。如描绘简谐振动图象的实验,可把弹簧振子振动的实物图,相应的振动过程及图象形成有机地联系起来。计算机演示这种有联系的动态过程,能在实验中起到化解难点、突破重点的作用。又如楞次定律一向是难点,原因在于磁通量是看不见摸不着的,这让学生想象磁通量的增加、减少以及感应电流的磁场反抗这种变化变得比较困难。利用计算机模拟仿真的优势,把实验动画有机结合起来,既教知识,又能培养能力。

(4)利用计算机模拟仿真技术,可以使抽象的问题形象化。如布朗运动、分子电流假说等,利用动态模拟可以达到非常理想的教学效果。还可以使瞬间的物理现象永久化。如波的传播过程、碰撞过程、扩散过程等等。相比传统的实验教学方式,计算机模拟仿真实验还有很多优势。如可以无限次重复实验而不必考虑耗材的问题。可以随时暂停在某一环节仔细观察。对于一些有危险的实验,用计算机模拟仿真之后,安全问题也就不存在了。计算机还可以充当教师的角色,对于学生所犯的错误,系统可给予及时的提醒。

3 使用模拟仿真技术优化物理实验教学的思考

学生对物理概念的认识、理解和物理规律的形成、掌握常常是建立在对物理现象的真实感知的基础之上的,这一过程只有借助真实的物理实验过程才能实现,因此有条件完成的实验应先进行该实验的演示,或让学生自己动手做实验,让学生获得一个感性认识的基础,然后,对实验进行模拟仿真,使连续或瞬间的物理过程变得有序和可控制,再引导学生对实验现象进行抽象和分析。对于一些抽象的理想实验,难以观察的实验,有危险而不能做的实验,则可以充分发挥计算机模拟仿真实验的优势。需要特别指出的是,模拟得再好,仿真度再高的实验都不可能替代实验室内的传统实验,它只能起到辅助教学的作用。因为,任何物理概念和规律都只能来自于生活实际和科学实验。实验教学中原创性实验的基础地位不可动摇,模拟仿真实验只能是一种辅助工具。一句话总结就是,模拟仿真实验不可不用,不可滥用。

总之,在实验教学中引入计算机模拟仿真技术,将不仅是教学手段的变革,还必将促进教学思想与教育理论的改革,将全面提高教育教学质量。我们每一位物理教师应积极参与进来,努力提高自身素质,转变教学观念,改进教学方法,只有这样,才能在时代的发展变化中,做一名合格的教师。

参考文献

[1]何蓁,王沛清.试论信息技术与物理实验教学的整合.中国教育技术装备,2003(8).

[2] 许国梁.中学物理教学法.高等教育出版社,1993.

[3] 邵泽义,秦晓文.利用“仿真物理实验室”探究电路短路问题.教学仪器与实验,2003(4).

短波信道模拟的计算机仿真 篇4

为使各短波波形标准间相互兼容, 大多数短波波形标准都规定了其对BER的性能要求。各短波通信设备开发商在开发产品时, 必须测量所开发产品的性能是否满足标准规定的指标, 而这种测量往往需要在实际的通信环境中进行大量的、远距离的外场实验和长时间的测试, 这需要花费大量的人力、物力, 而且不能保证相同的测试条件和信道条件, 也不能人为地改变信道参数。文献[1]提出了一种测试高频系统性能的方法, 事先对高频信道进行数据采集, 而后利用回放技术来测试系统性能。在通信系统的仿真中, 信道模拟器对真实信道的逼近程度, 直接影响到通信系统仿真所得性能参数的有效性。因而, 开发性能良好的短波信道模拟器是十分必要的。

国内外一些研究单位和公司相继研究开发了信道模拟器。比如国内1994年浙江大学信息与电子工程系采用Watterson模型开发了一种4kHz带宽的基带实时高频信道模拟器;解放军电子工程学院1999年进行半实物话音信道的模拟设计, 这些模拟器的主要不足是功耗过高, 体积庞大, 可控性不高。国外也有成型短波信道模拟产品, 如Rockwell公司的MDM-3001等, 虽然模拟结果较好, 但是购买费用昂贵[2]。

文献[3] 基于Watterson 模型提出了一种纯软件信道模拟算法。文献[4]在Watterson 信道模型的基础上采用Simulink 对短波信道进行了仿真。文献[5] 采用Matlab 的OOP 技术对其进行建模仿真。本文详细推导了被广泛使用的短波电离层信道模型 (Watterson模型) 的原理, 通过Matlab编程仿真了军标所给短波信道参数下直观的时域信号波形, 较好地模拟了短波信道的衰落特性。

1Watterson模型原理

短波电离层信道在时间和频率上都是非平稳的, 但是如果只考虑带宽小于10 kHz的窄带信道, 在足够短的时间 (比如小于10 min) 内, 大多数信道近似于平稳, 可以用静态模型来描述, 即Watterson信道模型[6], 如图1所示。输入信号经过理想的时延线被分送到一些可调节的时延抽头, 每路抽头带有可分解的电离形式的分量;每路时延信号由一个基带抽头增益调制其幅度和相位;各路调制信号与加性白高斯噪声相加得到输出信号。

Watterson信道模型的三个基本假设:

(1) 高斯散射假设。每个抽头函数Gi (t) 是一个可以产生瑞利衰落的复高斯过程。

(2) 独立性假设。各个抽头增益函数间是独立的。

(3) 高斯型频谱假设。每个抽头增益频谱可看成是两个高斯型频率函数的总和。

复随机抽头增益函数Gi (t) 定义为:

式中:a和b表示路径中的两个磁力子分量;fia和fib为两个磁力子分量所对应的多普勒频移;Gia (t) 和Gib (t) 是两个各态历经的、相互独立的、二变量的复高斯随机过程, 它们的均值为零, 并且有相同均方根值和频谱的独立正交分量:

gia (t) 和undefinedia (t) 是独立实高斯过程, 其单一时间联合概率密度函数为:

式中:Ria (0) 是Gia (t) 在Δt=0时的自相关, 表示信道中各磁力子分量传送的输出功率与信道输入功率的比值。

同时, gia (t) 和undefinedia (t) 的功率谱相同, 即:

式中:FT{·}表示傅氏变换。

Gia (t) 的自相关函数为:

由于gia (t) 和undefinedia (t) 是独立的, 有undefined, 所以Gia (t) 的功率谱是gia (t) 和undefinedia (t) 功率谱之和, 并且关于ω=0是偶对称的。正因为如此, 将exp (j2πfiat) 纳入Gia (t) 就可以为该磁力子分量提供所需要的频移fia。

以此类推, 对磁力子分量b可得到上述同样的结论。

每个复随机分支增益函数Gi (t) 的相关函数为:

利用:

对式 (7) 做傅氏变换得到每个复随机分支增益函数Gi (t) 的功率谱函数为:

式中:Ria (0) 和Rib (0) 为各磁力子分量的衰减系数;2σia和2σib决定各磁力子分量的多谱勒频展宽 (衰落带宽) ;fia和fib为各磁力子分量的多谱勒频移。

gia (t) 和undefinedia (t) 为相互独立, 是有相同均值和均方根值的独立正交分量, 只要它们具有高斯型谱, 则Gia (t) 服从瑞利分布。为了模拟短波信道的瑞利衰落效应, 需要产生满足以上要求的gia (t) 和undefinedia (t) 。

如图2所示, 复高斯噪声的实部和虚部分别通过滤波器hik (t) 得到hi (t) , 要满足:

从而只需要设计具有如下功率谱的滤波器hik (t) 即可:

式中:undefined为磁力子分量的衰减系数 (k=a, b) 。

2系统信道模型及计算机仿真

军标要求的误码率BER测量是在AWGN, CCIR Good和CCIR Poor三种信道条件下测量的, 故实际仿真时采用了双独立等平均功率瑞利衰落路径。由于信道带宽窄, 只需要一个磁力子分量来描述信道瑞利衰落。如图3所示, G11 (t) 和G21 (t) 为相互独立的窄带高斯正态分布, 分别由图2的抽头增益产生方法产生。

图4为一段8FSK信号通过系统信道 (CCIR Good:多径时延0.52 ms, 衰落带宽0.1 Hz, 多谱勒频移1 Hz) [7,8]时各阶段波形。

图4 (a) 和 (b) 为信号分别通过两路径后的波形, 可见, 每路信号通过复随机抽头增益函数调制后, 发生了时间选择性衰落;图4 (c) 为两路径信号之和, 可见, 信号受多径影响, 发生了频率选择性衰落;图4 (d) 为信号加10 dB白高斯噪声后的波形。

3结论

本文详细推导了短波Watterson信道模型的原理, 根据美国军标MIL-STD-188-141B和国军标GJB 2077-94所给短波信道参数, 采用了双独立等平均功率的瑞利衰落信道。通过Matlab编程仿真给出了直观的时域多径信号波形, 较好地模拟了短波信道的时间选择性衰落和频率选择性衰落特性。

参考文献

[1]WOERNER Brian D, REED Jeffrey H, RAPPAPORTTheodores S.Simulation issues for future wireless modems[J].IEEE Trans.on CM, 1994, 7:42-53.

[2]马金全.基于DSP的短波信道模拟器设计与实现[D].西安:西安电子科技大学, 2005.

[3]李丁山, 杨莘元, 杨平.基于Watterson模型短波信道仿真算法[J].系统工程与电子技术, 2004, 26 (11) :1558-1560.

[4]权宁波, 朱晓明, 吴江.基于Watterson模型的短波信道的Simulink研究与仿真[J].现代电子技术, 2007, 30 (3) :20-22.

[5]夏斌, 黄河, 瞿卫忠.短波电离层信道的Watterson模型仿真性能分析[J].系统仿真学报, 2009, 21 (2) :207-210.

[6]WATTERSON C C, JUROSHEK J R, BENSEMA W D.Experimental confirmation of an HF channel model[J].IEEE Trans.on Commun.Technology, 1970, 18 (6) :792-803.

[7]中国人民解放军总参谋部通信部.GJB 2077-94短波自适应通信系统自动线路建立规程[S].北京:国防科学技术工业委员会, 1995.

[8]佚名.美军MIL-STD-188-141B标准APPENDIX A.USA:[s.n.], 1998.

[9]王林, 莴国胜, 田文飚.短波通信试验中信道模拟器技术研究[J].现代电子技术, 2010, 33 (13) :4-7.

计算机模拟仿真技术 篇5

虚拟光驱程序下载

下载地址：www.skycn.com/soft/1682.html

为了提高下载速度，把文件分卷压缩成5部分，全部下载后，双击第一部分解压，根据提示依次解压剩余部分，合成整个虚拟光驱文件。

虚拟光驱安装步骤

1．双击“Setup”运行图标，出现（如图1)界面，

2.单击“下一步”，选择一个或几个光驱（如图2），直到出现安装完成。

至此，虚拟光驱安装完毕。

把练习光盘进行虚拟（以Exce197为例）

1.双击桌面上虚拟光驱快捷方式，运行虚拟光驱软件(如图3 )。

2.选择“文件”莱单中“压制光盘”，将光盘虚拟。

3.确定好虚拟光盘存放的地方，也可加上密码。

4.压缩完毕，虚拟完成，双击生成的图标，就如同使用光驱中的光盘一样了。

使用虚拟光驱，省钱省力又省心，晋级考试轻松过。

计算机模拟仿真技术 篇6

关键词：车站技术作业；推演分析；时间滚动法

1 概述

随着铁路的快速发展，客运专线陆续开通运营，列车运行图调整的频率也加快，每次运行图的调整将直接影响车站内各种作业。车站计算机联锁设备不能作为调图后各种作业推演分析工具，只能依靠专业技术人员理论计算、跟班作业、现场写实，逐趟、逐列、逐分来分析调图后列车与各种调车进路是否存在交叉冲突，根据现场写实的情况对接发旅客列车到发线安排，客车底、本务机车出入库编排的时间、顺序进行调整。由于人工模拟推演存在的误差较大，满足不了旅客列车站停时间及车辆、机务及相关部门的技术作业要求，为此，研制符合车站实际站型接发列车、调车作业的“列车运行调图推演分析系统”十分必要。

2 解决问题

“车站技术作业计算机模拟推演分析”主要是为解决列车运行调整后车站列车进路和调车进路冲突问题的动态推演分析工具。在调图过程中随着列车运行时刻的确定，给技术人员提供符合实际的列车、调车作业运行情况。系统在排列列车、调车机进路时，采用“时间滚动法”以事件重要性先后顺序进行动态演示，技术人员能及时发现列车进路与调车进路的交叉情况，并及时调整各种技术作业参数尤其是调车作业运行时刻以及到发线使用的合理性、可行性，提高车站的接发列车、调车作业效率。

①在与车站计算机联锁一致的界面信息基础上，根据车站列车、客车底和本务机车的到发线、技术作业时刻、运行方向、出入库时间等技术作业参数关键点，系统能够自动排列进路、开放允许信号、自动控制列车/调车机/客车车底及本务机运行、自动显示列车车次，为车站调图推演分析提供直观的动态显示过程。

②系统能够推演车站24小时的技术作业。在推演过程中发现和明确提示接发列车进路与本务机车、客车底出入库的调车进路是否交叉，发现调图后各种技术作业尤其是本务机、调车机、客车底调车作业运行时刻以及到发线使用的合理性、可行性，提高车站的接发列车、调车作业效率。

③系统能够自动记录推演分析演示过程，供车站接发车人员学习观看，使现场作业人员提前熟悉、操作和掌握新图变化情况，以及新图实施后需重点掌握的关键时间段作业情况。

3 实施方案

3.1 实现与车站一致的计算机联锁界面显示、各种操作

3.1.1 生成站场数据信息库

车站计算机联锁界面提供了丰富的信息，可以帮助技术人员直观地了解站场的界面信息及列车、调车机、客车底、本务机车的运行状态。

界面信息包括信号机（调车信号机、进站信号机和出站信号机）信息、道岔表示、股道占用信息、轨道电路（道岔区段、接近区段、离去区段）信息、各种功能按钮（进路按钮、功能按钮）信息以及各种文字提示和报警信息。

采用vb6.0编程软件以Windows Xp/7建立车站计算机联锁站场界面信息数据库，实现与车站一致的计算机联锁界面信息、联锁逻辑、进路排列过程、故障显示和列车运行过程等。

3.1.2 建立站场数据信息关系库

根据车站计算机联锁界面的信息，将界面中有关道岔与信号机之间、信号机与信号机之间相互制约的关系建立对应的关系库，便于实现与车站一致的计算机联锁联锁关系、各种操作，以及列车运行变化、故障表象等，让技术人员能直观地了解界面状态。

3.2 量化分解车站技术作业参数

根据车站作业特点，将接发列车、调车作业的各种运行参数量化分解，转化成计算机语言可识别的参数（见表1）。

3.3 站场动态显示过程

采用“时间滚动法”以列车、本务机、客车底、调车机运行数据中的时间为准进行排序，系统根据时间类型、起始位置和到达位置，自动排列列车通过进路、列车接车进路、列车发车进路和调车进路，再结合车站相关技术作业运行参数，自动控制列车、调车机、客车车底及本务机运行，模拟各种动态的运行模拟过程。

3.4 推演分析处理

3.4.1 进图冲突提示

如果推演分析过程中违反操作程序，屏幕上将会显示相应的提示或显示，对错误提出警告，并阻止下一步的操作，进而提醒技术人员及时修改技术参数。

3.4.2 可行性报告

系统自动记录推演分析演示过程，并对交路交叉冲突信息或者车站繁忙时段突出处理，供车站接发车人员学习观看，使现场作业人员提前熟悉、操作和掌握新图变化情况，以及新图实施后需重点掌握的关键时间段作业情况。

4 结束语

计算机体系结构软件模拟技术 篇7

1 计算机体系结构软件模拟技术分类

关于将计算机体系结构软件模拟技术的研究, 已经取得突出的发展成就, 经历的发展时间较长, 当前在我国的发展模式正处于一种多元化的发展体制下。本次划分类别, 对该模拟技术的深入探究具有积极意义。

1.1 具体类别划分

受到处理器本身的影响, 在对计算机体系结构软件模拟技术分类的过程中, 分为两种类型, 一种为单个处理器系统模式, 另一种为多处理器系统模拟。依据模拟的目标划分, 对该模拟技术的分类可具体划分为4 种, 分别为性能模拟、功能模拟、发热模拟以及能耗模拟[1]。

1.2 跟踪驱动模拟技术

跟踪驱动模拟技术属于整个模拟技术形态中的一种类型, 主要是在页面置换算法当中被应用。通过高速管理算法的作用下, 完成并实现高效的跟踪驱动模块。一旦指令传输成功, 也将所得到的信息处理作为模拟处理器执行输入操作, 实现对性能与功能层面的模拟。该模拟技术调试过程相对便捷, 并且模拟技术的掌握与理解能够发挥出良好的效果。当然, 为了最大限度上的提升结构软件模拟方面的性能问题, 可在适当的场景下对模拟器开展模拟工作, 具体见图1 所示。

1.3 执行驱动模拟技术

涉及到驱动模拟执行的过程因素, 需要结合人为的执行状态对执行指令进行具体处理, 得出模拟器的输入工作。基于此, 在制定驱动模拟技术的基础之上, 探索指令程序的状态, 确保动态指令得以充分发挥。

2 计算机体系结构软件模拟技术的方案优化

计算机体系结构软件模拟技术凭借自身的灵活性、便捷性等操作优势, 能够基于行为特征以及运作规律的基础之上, 满足初始化的内在要求。并且也正是上述该技术的优势特点, 也使传统的跟踪驱动模拟技术被替代, 执行驱动模拟技术得到发展, 成为当前应用的主流技术形态。

2.1 面临的发展阻碍

计算机体系结构软件模拟技术在目前的发展阶段, 主要存在以下几个方面的问题。一是体系结构模拟器的开发难度较大, 并且所耗费的开发周期较长。二是在模拟技术的具体应用过程中, 所耗费的模拟时间较长。针对这一问题, 则应该尽量缩短模拟周期, 将模拟技术的性能最大限度上的发挥, 节省时间, 节约成本。三是模拟结果准确性有待提升。虽然模拟技术已经得到广泛发展, 且研究成果较多, 但具体实践得知, 单一的模拟方法依旧无法适应整个计算机体系结构设计的基本要求。

2.2优化方案的具体实施

2.2.1减少模拟器工作负荷

对于模拟器工作负荷过大的问题, 则需要自3 个方面提出解决措施。

第一, 减少测试程序的输入参数。对于一个标准的性能测试环境, 通常具备多套固定的测试数集。例如, 测试输入参数集、训练输入参数集和参考输入参数集等。对于不同的数集分析可以发现, 其中所表现出的参数集负荷较大, 性能结果也更加精准。当然, 这一要求, 充分克服了传统结构软件模拟技术数据缺乏准确的弊端。

第二, 测试程序的集中测试。在整个测试程序包当中, 涵盖的测试程序较多。例如在SPEC CPU2000 当中的证书测试程序以及点数测试程序多达20 余个[2]。由于上述涉及到的各项程序当中存在一定的相关性, 需要结合性能条件进行分析, 最终选取具有代表性的程序因素, 对其进行集中测试。

第三, 选择测试程序中的一部分进行指令处理。该方法主要是对部分指令进行模拟, 缩短模拟时间, 优化模拟环境。在这种方式的基础之上, 细分方式主要有两种形态, 一种是截取一段连续的指令, 另一种是通过抽样统计的方法选取指令。但无论基于哪种形态, 都能够减少模拟器的工作负荷, 提高模拟数据准确性。

2.2.2 并行模拟器的探索

并行模拟器作为一种新型的模拟形态, 所表现出的效果以及运行状态存在较大的差异。在并行模拟的环境中, 主要是将其更好地应用在并行的体系结构模拟中。这样处理的根本原因则是强调系统本身的复杂性以及部件众多因素, 传统的模拟方式不需要并行模拟器进行模拟。而相对于目标模拟多种层次的并行性要素的影响, 需要强调内在的规模及多样性要求, 探索并行模拟器, 进而优化模式过程, 在降低成本的同时, 使得效率得到提升。

2.2.3 任务映射的具体实施

并行模拟器的应用, 在处理环境中的映射则主要是子任务到并行进程的指定。在当前并行环境中, 涉及到以及包含的映射策略较多, 通常可以具体分为2 个大类。一类是策略能够得到最优解, 另一类则是能够得到近似值。为了模拟过程获得最优解, 需要基于教学规划、图轮以及排队论的基础之上, 得出数值, 其中的缺点主要是求解过程耗时严重[3]。当然, 为了缓解耗时与数据准确度之间的矛盾问题, 学术界同样给出了2 种解决方案, 分别为最优算法以及启发式方法。截至目前为止, 并行模拟环境下的映射方式相对简单, 多数支持块映射以及循环映射2 种方式, 用户无法对其进行准确的映射分析与评价。

3 结论

随着社会环境的优化以及发展需求的提升。在未来的发展中, 计算机体系结构软件模式势必成为市场发展中必不可少的工具因素。虽然在当前的研究中, 无论是技术成果还是技术水平, 都缺乏成熟度。但本次已经对其优化方案做出探索, 相信在未来也必将得到不断完善, 发挥其自身作用。

摘要：体系结构软件模拟技术是现代计算机系统可持续发展的重要一环, 所表现出的效用十分显著。结构软件模拟技术, 能够缩短计算机软件产品的设计周期, 降低产品开发费用, 是现代化市场的重要开发工具。本次基于计算机体系结构软件模拟技术进行探究, 在实现技术类型分类之后, 提出解决方案。

关键词：计算机体系结构,软件模拟技术,优化方案

参考文献

[1]张世新, 周磊.试析计算机体系结构软件模拟技术[J].计算机光盘软件与应用, 2015, 4 (1) :184-185.

[2]陈虹.浅谈计算机体系结构软件模拟技术[J].电脑知识与技术, 2013, 10 (8) :192-193.

计算机模拟仿真技术 篇8

1 原预分解系统的模拟分析

1.1 原分解炉Soild Works模型

原分解炉特点为:单点下料、煤粉通过两根管道由风机直接送入炉体锥部、三次风管偏心接入锥部。其Solid Works模型如图1所示,可由ANSYS软件对该模型进行模拟分析。

1.2 炉体网格划分

本文借助ANSYS Workbench12.1分析计算,针对分解炉的结构特点,采用TGrid网格技术方法生成网格,考虑到求解精度、计算时间和对计算机硬件的要求,将原分解炉炉体划分为15万个网格,畸变度在0.85以上的网格控制总量在0.8%以内,既保证了模拟精度也控制了计算时间不至于过长,网格划分见图2。

1.3 设定流场边界条件

为了使分解炉内流场流动过程与方程组能够用数值方法求解,必须给定相应的边界条件和初始条件,两者数值合理与否将直接影响方程组解的收敛性和正确性。

1.3.1 入口边界

假定各入口处气体速度均匀分布,且都垂直于入口截面。实测的三次风风速V1=20m/s,烟室缩口处风速V2=25m/s。相应的给出入口处的湍流动能系数kin=0.005Vx2及湍流耗散系数εin=0.1Dx2(Vx为生料入口处风速,Dx为生料入口处管道直径)。

1.3.2 排气口边界

认为出口处湍流流动为充分发展状态,采用压力出口边界模型。

1.3.3 固壁边界

采用标准壁面函数,无滑移边界,壁面粗糙度为0.5。

1.4 计算结果与分析

1.4.1 速度云图

如图3所示,分解炉下部及中部平均风速在8.7m/s,鹅颈管部分平均风速在23m/s,高于12~16m/s的常见风速区间,总体偏大,造成生料粒子在炉内的停留时间较短,不利于碳酸钙的分解。

1.4.2 温度云图

如图4所示,炉体锥体部分有因煤粉燃烧产生的高温区;炉体上缩口及鹅颈管中有大片的高温区,系未燃尽的煤粉在鹅颈管附近燃烧所致,此处的高温区由于处于高风速区,不利于生料的吸热分解,燃煤的热量在此处浪费较大。

1.4.3 粒子轨迹图

如图5所示,炉体中部及下部的旋流效果不错,但炉体上部无旋流效果,生料的分散效果欠佳;有相当数量的生料粒子停留时间在5s以下,同样是炉内风速过快造成。

2 技改方案的确定及模拟分析

2.1 确定技改方案

从计算机模拟结果来看,原分解炉的主要问题在于:炉内风速偏快且生料分散效果差,导致系统总体热耗偏高。

为解决这些问题,确定了针对性的技改方案:将分解炉容积增大到1 100m3,调整三次风的入炉角度和位置,调整入煤点的位置使风煤料能更好地混合,采用新型撒料箱能使物料充分分散,采用新型锁风阀来有效防止内漏风。

2.2 新分解炉的Solid Works模型

为验证以上技改方案在理论上是否能达到预期效果,也对技改方案的分解炉进行了计算机模拟。

考虑到生产线要采用当地低热值纯无烟煤作为燃料,我们决定将分解炉及鹅颈管加高加长,扩大炉容积,以延长生料的停留时间,使无烟煤充分燃烧放热的同时生料粒子得到充分的换热时间。

新分解炉的模型如图6所示。炉容积由改造前的814m3加大到1 104m3(不含鹅颈管容积),加大了鹅颈管的直径,这样能够增加物料的停留时间并降低鹅颈管风速;三次风管的入炉角度经过调整,以期增强炉内旋流效果,使分解炉上部的旋流效果更好,加强生料的分散吸热。

2.3 新炉体的网格划分

如图7,仍然采用TGrid网格技术方法生成网格,炉体划分为52万个网格,畸变度在0.85以上的网格控制在1.2%以内。

2.4 计算结果与分析

2.4.1 速度云图

如图8所示,新分解炉平均风速维持在8.7m/s,鹅颈管部分平均风速下降到15m/s(以前为23m/s);同时由于分解炉及鹅颈管的加长,增加了生料粒子在炉内的停留时间,提高了热交换效率,有利于碳酸钙的分解。

2.4.2 温度云图

如图9所示,炉体锥体部分有因煤粉燃烧产生的高温区,约1 800K(即1 537℃),煤粉在此处剧烈燃烧,充分释放热量;分解炉其他部位温度很均匀,约1 250K(即977℃),说明煤粉在高温区已迅速燃尽。

2.4.3 粒子轨迹图

如图10所示,改造后的新分解炉旋流效果明显增强,特别是炉体上部以及鹅颈管部分也有了旋流作用,生料粉在分解炉和鹅颈管中的停留时间平均为15s,使碳酸盐的吸热分解更充分,提高了生料分解率和系统热效率。

3 技改的实际效果

该技改工程于2012年3月20日顺利点火投产后,烧成系统的热耗大大降低,采用当地劣质无烟煤(发热量20 074k J/kg)煅烧,标煤耗为103.74kg/t,可比熟料综合煤耗为90.52kg/t,预热器C1出口温度稳定在296℃左右,熟料28d抗压强度为61MPa。

4 结论

1)建立能反映系统实际生产运行情况的物理模型,并在其基础上进行计算机模拟仿真,可以代替费时、费钱甚至无法实现的生产性实验,可作为研究现代化生产线生产规律的现实可行的方法。

2)以工艺要求作为约束条件,以ANSYS模拟仿真软件为工具,在合理的物理模型的基础上使静态模型具有动态特点,利用计算机来处理复杂的流体动力学计算过程,使模拟实验更接近于实际。如,在此次技改工程中,计算机模拟仿真技术给系统的设计和修改提供了有效的参考和理论支持,在前期的方案初步设计中给业主方提供了更加直观的新旧系统内流场运行效果的展示。

3)经济社会效益显著。技术改造后,吨熟料标煤耗下降了约11.26kg/t,烧成系统全年采用当地劣质纯无烟煤煅烧时,每年节煤达到2 300万元,达到了节能降耗的目的,降低了生产成本,提高了市场竞争力。

参考文献

[1]张自力,赵蔚琳,邢宁宁,等.基于Fluent软件数值分析新型旋风筒气固两相流场[J].水泥,2011(9):4-8.

[2]陈作炳,卢海波,彭建新,等.强化悬浮式分解炉内气固两相流场的数值模拟[J].硅酸盐学报,2006,34(1):50-54.

计算机模拟仿真技术 篇9

目前, 高效的很多专业课程概念抽象, 理论性强, 学生理解和掌握知识具有一定的难度。同时, 专业课程的实践性要求学生能够独立自出的进行实验。在传统的授课模式当中, 通常采用的是理论课和实验课相结合的方式, 老师现在课堂上进行理论的讲解, 然后再利用实验验证原理。这种方式理论和实验脱节开来, 相对比较独立。课堂上的理论知识也由于不够直观, 学生的理解也不透彻, 影响后期实验的验证效果。同时单独的实验教学内容单一, 不够灵活。采用计算机模拟仿真系统的实验教学方式能够很好的克服传统实验模式的不足, 调动学生学习的积极性, 极大的提高教学的质量。

2 计算机仿真系统

2.1 仿真教学基本概念

仿真教学是一种将理论联系实践的新的教学手段, 也成为模拟教学, 就是用实物模型或者是计算机模型来模拟一些真实的自然或者社会现象, 这样方便学生进行直观的理解或者操作。计算机仿真教学在很大程度上激发了学生的思维能力, 让学生在一种虚拟的仿真情景当中构建出深层、灵活的知识体系。

2.2 教学当中常用的仿真软件

2.2.1 Flash

Flash是用来制作网络交互动画的软件, 其通过采用矢量图形和流式播放技术, 很好的克服了网络传输速度的问题。Flash的矢量图形技术可以在不影响图形文件的大小和质量的条件下, 随意调整和缩放动画尺寸。而流式播放技术的采用, 使得用户能够边观看动画边下载动画文件。Flash的交互设计方式使设计者能够自由的控制动画, 赋予用户更多的主动权。

2.2.2 Visual C

Microsoft Visual C++6.0运行在Windows上进行C++代码开发的交互式集成开发环境。它集代码编辑、编辑、调试等功能于一体, 给开发者提供一个简洁美观的开发界面。VC集成了很多类库, 同时还提供很多应用程序的代码框架, 开发者不用书写代码, 只需几个按钮就行自动的生成一段完整的程序。

2.2.3 MATLAB

MATLAB是目前世界上一种流行的用于矩阵计算的开发工具, 其具有矩阵运算、数值分析、图像显示、信号处理等功能。在这种开发环境小, 开发者开发的小波分析、最优控制、鲁棒控制、神经网络等工具箱也被广泛的应用到建立数学模型系统当中。

2.2.4 Multisim

Multisim是一款进行高频电子线路开发的软件。这款软件操作方便、界面美观, 学生也易于入门。Multisim包含了电路原理图的输入、硬件描述语言等, 从分立元件到集成元件、无源器件到有源器件、模拟元件到数字元件等元件库, 并且还提供了功能强大的直流交流分析等。利用这款软件, 可以灵活的在上课当中进行试验的演示, 方便学生对电子线路知识的理解。

3 计算机仿真软件在电子技术教学当中的应用

电子线路当中的高频电路原理复杂抽象, 老师在理论实验当中进行理论推导, 由于知识的复杂, 对于学生来说, 很难快速掌握。这时候如果采用计算机仿真软件进行原理图的仿真教学, 形象生动的展示电路的工作原理, 这比单纯的进行枯燥公式推导印象深刻, 学生对于知识的掌握也会很快。

在市面上众多的EDA设计开发软件当中, Multisim软件非常的适合在电子课堂上进行计算机仿真教学。下面以正弦波振荡器为例, 介绍Multisim对于学生理解高频电路工作过程的帮助。

正弦波振荡器振荡不需要在输入端输入信号, 在输出端就能产生一定频率和幅值的正弦电压的反馈放大电路。该电路是由放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路组成, 其起振的过程包括起振条件和平衡条件两个过程。

起振条件:振幅起振AF>1;相位起振ΦA+ΦF=2nπ (n=0, 1, 2............n)

平衡条件:振幅平衡AF=1;相位起振ΦA+ΦF=2nπ (n=0, 1, 2............n)

起振过程微小的扰动经过放大、选频、反馈、放大、选频、反馈如此反复的循环, 振荡电压增长起来, 建立起为稳定的振荡电压。对于振荡条件和平衡条件的理解, 尽管在上课的过程中已经进行了理论的分析, 但是学生还是机械式的了解起振的过程。学生对于这样的过程理解起来还是具有一定的难度。如果通过计算机仿真软件演示振荡电路的起振过程, 让学生了解在起振过程当中起振条件和平衡条件是如何起作用的。其起振的演示波形如下图所示:

使用Multisim软件仿真振荡电路, 通过示波器对输出的波形进行观察, 可以看到输出波形从零开始逐渐的增大, 并且随着时间的推移, 波形幅度增大的趋势开始减缓, 最终趋于恒定。上述的过程就对应了振荡器的起振和平衡条件。通过前面分析可以知道, 起振AF>1, 振荡器开始起振, 幅度开始增加, 随着放大器进入饱和状态, 增益A开始见效, 增幅减缓, 一直到AF=1, 达到平衡条件, 波形稳定。通过Multisim进行演示, 直观明了, 可以加深学生对振荡器起振和平衡条件的理解。

4 总结

计算机仿真模拟辅助教学是当今教育的重要内容, 计算机仿真进入到实验领域, 可以丰富辅助实验的手段内容, 是教育技术的一次重大的革新。但是, 我们也要深刻的认识到计算机仿真教学仅仅是辅助手段, 这种方式并不是万能的, 我们要认识到其局限性, 不能因为这种实验手段放弃实训, 只有两种方法相互结合, 才能够提高实验的效率和质量。

摘要：随着计算机和仿真技术的发展, 仿真作为一种理论联系实际的手段, 应用于各阶层的实验系统当中。采用仿真代替部分实验, 能够节省大量的实验资源, 同时也能更好的培养出适合社会的人才。本文在介绍了计算机仿真技术的基础上, 结合具体的实验实例, 指出计算机仿真模拟技术在学习实践中的优势所在。

关键词：计算机,仿真,应用

参考文献

[1]张葛祥, 李娜周.MATLAB仿真技术与应用[M].北京:清华大学出版社, 2003.

[2]周志敏, 周纪海, 纪爱华.开关电源功率因数校正电路设计与应用[M].北京:人民邮电出版社, 2004.

[3]路秋生.功率因数校正技术与应用[M].北京:机械工业出版社, 2006.

计算机体系结构软件模拟技术探索 篇10

一、计算机体系结构软件模拟技术的概述

计算机体系结构软件模拟技术的最重要功能主要为借助相关的软件对计算机的部分系统硬件的特征与作用进行模拟。以计算机体系结构软件模拟技术为载体对体系结构设计进行验证与全面的评估早已发展为了近些年来以及现阶段计算机系统开发与生产过程中不可或缺的内容之一[1]。特别是在处理器的设计流程中, 很大一部分的财力与人力均应用在了检验和评估工作上。众所周知, 软件开发所需的成本以及时间都要少于硬件, 尽管其过程稍显繁琐, 但是修改工作却十分简单, 而且灵活性十分突出。所以, 借助计算机体系结构软件模拟技术来试验和评估能够在很大程度上从整体上减少所需时间, 同时还可以减少资金的投入。因此, 计算机体系结构软件模拟技术可以及时对各种体系结构的设计进行评估, 从而挑选出最为合适的一种。

二、软件模拟技术开发面临的问题

(一) 计算机体系结构软件模拟器的开发难度较大。

计算机系统具有较强的复杂性, 若要将门电路等全部特征均借助软件进行模拟是不切实际的。根据计算机系统自身的层次性来简化其复杂程度是现阶段人们所最常应用的方式之一, 实际上计算机体系结构就是借助该方式得来的。然而实践证明, 按照结构层次所最终简化得到的计算机系统还有着十分明显的复杂性, 而这在很大程度上增加了模拟器开发的难度[2]。不仅如此, 现阶段人们大都使用C或C++编程语言进行体系结构软件模拟器的开发工作, 但是这类语言在模拟过程中常常会发生各种误差, 而且所需时间也比较长。因此, 人们在开发计算机体系结构软件模拟器时仍是习惯于在已有模拟器的前提下作出适当的调整来达到开发需求。但是在开发实践中, 经过改进或二次开发的模拟器往往还是会出现各种问题, 这样一来就降低了开发效率, 而且人们还总是对最终的模拟结果提出质疑。人们不得不多次对模拟器进行验证, 从而提升其自身体系结构设计的可靠性, 而这再一次增加了模拟器开发成本。

(二) 模拟器在评估新设计时运行时间较长。

模拟器在对计算机系统进行具体模拟过程中, 还要在时钟周期的级别上对动态指令运行的全部结果与处理器状态进行记录, 包括分支预测器状态、寄存器状态灯等。动态指令运行过程中将会产生大量的数据信息, 而这在很大程度上减缓了模拟速度。例如, 获得巨大成功的SMARTS软件模拟器运行速度为9MIPS, 但是与宿主机的硬件比较来说其运行速度基本上慢了4个数量级[3]。近些年来, 处理器的性能逐渐得到丰富与完善, 国际组织SPEC也针对通用处理器性能的顺利评估推出变化的新标准程序包。通常情况下, 这些标准化程序中都存在一些负载很大的性能测试程序, 它们的主要功能就是由不同的方面来评估处理器的性能。但是事实上, 在模拟器中运行标准化性能的测试程序包能够有效的提升模拟结果的真实性与可靠性。但是站在硬件的角度上看, 运行如此之缓慢的模拟速度同样也是负载巨大的测试程序之一, 必然会消耗很多的运行时间。不仅如此, 体系结构层次内含有不少的参数能够进行配置, 例如Cache大小[4]。而该部分参数不会对系统产生独立的影响, 因此, 如果要对某一参数进行更改, 那么就必须要再次逐一对其进行测试, 探寻它对系统产生的影响。由此可见, 如果想要获得性能良好的计算机体系结构, 模拟运行就要耗费大量的时间。

(三) 模拟器运行结果的精度很低。

通常情况下, 模拟器开发包括三个环节, 即:掌握目标体系结构的具体信息;以已有结构为基础来设计模拟器;根据预先制定的设计, 对模拟器进行实现。此处需要注意的是, 这三个环节都存在出现误差的可能。对于第一个环节而言, 必须要明确找出模拟器的真实需求, 而这同样还是软件开发项目中的重要问题, 而较易出现的误区就是无法准确探析出它的真实需求。对于第二个环节而言, 尽管事先已经了解了计算机体系结构的主要目标, 然而却总是由于忽视了计算体系结构中的部分小内容而进入误区。对于第三个环节, 人们则更多的是在模拟器编码过程中发生误差[5]。除此之外, 因为模拟器运行模拟所需耗时比较多, 工作人员大都会片面地根据测试程序中的个别指令, 以此来试图获得最真实的测试效果, 然而如此一来, 模拟器的运行结果精度将会受到很大的影响。调查资料显示, 造成模拟结果精度达不到理想要求的关键因素就是所选用的指令不够合理。因此, 现阶段的研究焦点已经转移到了怎样在标准化性能测试的程序中选择最合适的指令。

三、软件模拟技术开发问题的解决策略

(一) 减少性能测试程序中的输入参数。

合理调整性能测试程序中的参数集, 从而最大限度地缩短模拟器运行性能测试程序时所耗用的时间。该解决对策依然需要运行测试程序中的所有指令, 其区别只在于使用了少量的输入参数完成模拟过程[6]。之后, 再把最终的模拟运行结果替代原有的输入参数集运行结果。实践证明, 该方法能够有效提升模拟器运行精度。

(二) 减少运行模拟指令的数量。

标准化性能测试程序中, 合理选择一些模拟指令来运行, 之后再以该模拟指令的运行结果代替原有的运行结果。要想有效提升模拟精度与运行效率, 那么其最重要的影响因素就是怎样合理选择可以运行的指令。现阶段, 人们常用的方式主要包括两种。其一, 截取连续指令。其二, 借助统计方法进行抽样选取。在上述两种方式中, 前者的操作十分简洁, 然而它的模拟精度偏低。尽管后者的操作过程较为复杂, 然而其优势却在于有较高的精度。

四、结语

到目前为止, 计算机体系结构软件模拟技术已经发展为了决定系统设计以及处理器制造水平的两大要点, 同时, 这一课题也是现阶段计算机领域的研究重点内容。在未来的时间里, 人们应该进一步加大对这一技术的研究力度, 促进其进一步发展。

摘要：近些年来, 我国的经济水平得到了明显的提升, 同时人们的生活质量也有了极大的改善, 而人们对计算机的要求也在逐渐提高。与此同时, 计算机体系结构软件模拟技术也借着这一春风实现了快速的发展, 并在软件开发与应用过程中发挥着愈加关键的作用。对此, 本文阐述了计算机体系结构软件模拟技术的相关概念, 从多个方面分析了现阶段软件模拟技术开发过程中所遇到的困境, 并提出了相应的解决对策。

关键词：计算机,模拟技术,流程管理

参考文献

[1] .王民平.浅议计算机模拟信息技术的发展以及主要存在的问题和不足之处[J].现代化计算机科学技术资讯, 2011, 10 :122 ~134

[2] .张义军.试论现代化的计算机科学技术的发展以及相关的计算机体系结构软件模拟技术的进步[J].计算机科学技术概论, 2012, 11 :112 ~125

[3] .黄志钢, 陶旭东, 潘振杰.一种异构多核处理器体系结构的软件仿真[J].沈阳理工大学学报, 2010, 6 :33 ~34

[4] .李明, 锥江涛, 刘思荣.一种信令数据仿真测试仪的软件体系结构研究与设计[J].现代电信科技, 2011, 3 :47 ~48

[5] .刘云翔, 陈艳, 袁鑫鑫.基于粗集的信息融合系统评价指标体系优化研究与实现[J].计算机应用与软件, 2011, 9 :67 ~69

宁静：计算机模拟突发事件 篇11

2008年2月，宁静的“车辆撞桥计算机仿真及评价体系研究”课题结题并通过验收，而“车撞桥”只是她庞大仿真计划的起点，她希望能用计算机仿真方法对城市立交桥的各种突发性事件进行综合研究，为决策部门制定应急预案提供依据。

记者：计算机仿真技术能解决“车撞桥”事故中的哪些问题?

宁静：车辆撞击带给桥梁的损伤是无法估量的。通常说的损伤是表面上可见的，目前的桥梁监测和检修工作主要是针对这些“外伤”。还有些是“内伤”，其危害不会马上显现，因此容易被忽视。“内伤”就像埋藏在桥里的炸弹，随时都有可能引发桥梁的毁灭。由于代价高昂，用试验的方法研究超高车撞桥并不可行，而车撞桥的事故又非常普遍，2000～2008年，北京每年发生车桥撞击事故100余起，其中不少立交桥被撞过多次。计算机仿真为研究车撞桥问题提供了工具，“车撞桥”的课题是用计算机仿真来模拟超高车辆撞桥的过程，也就是在计算机上建立车的模型和桥的模型，然后模拟不同重量，不同速度的车辆撞击桥梁不同位置对桥梁产生的影响。

记者：能否简要介绍课题的进展情况?

宁静：2006年，我们和市政工程研究院一起申报了桥梁结构安全实时评价体系研究及计算机仿真的课题。市政工程研究院负责桥梁的实时监测，我们负责仿真部分。仿真部分的工作大致分为三部分，首先是建模，包括桥的模型和车的模型，其次，选择合适的力学软件包，将模型放入软件包进行运算，再根据需要对软件包的参数进行调整，最后，将计算的结果可视化，也就是大众所理解的仿真三维图像。2008年2月，课题顺利结题并验收。

记者：“车撞桥”的成果是否已经应用到桥梁维修中?

宁静：这套技术已经可以进入应用阶段。一旦发生车撞桥的事故，拿到来自现场的一手资料，包括车的型号、速度和撞击位置，我们就可以模拟重现撞击过程，通过计算了解桥梁的损伤情况，然后，据此确定维修方案，是需要大修还是简单维修。北京的城区和郊区共有立交桥1000多座，这些立交桥在城市环线交通中发挥了重要作用。我们正在争取和呼吁，希望能由政府牵头，建立一个北京市所有桥梁的数据库。一旦有突发性事件发生，可以在最短的时间内进行仿真模拟，为决策提供依据。

记者：我们的研究在国内和国际范围处于什么水平?

宁静：我们在申报课题之前查了大量的资料，当时国内对船撞桥的仿真研究比较多，而对车辆撞击城市立交桥的仿真研究非常少。国外对于城市立交桥的仿真研究很多，在美国和欧洲，仿真为桥梁设计标准提供了参考依据。

记者：结题后，是否会继续关注“车撞桥”问题?

计算机体系结构软件模拟技术分析 篇12

1 目前我国计算机体系结构软件模拟技术应用中所出现的问题

1.1 软件模拟技术在开发上难度相对比较大

由于计算机体系结构是一个内容极为复杂的工程, 如果将当前的计算机里的所有晶体管与电路全部通过模拟技术来完成, 那显然是不科学、不现实的, 所以, 只能针对局部采取相对的结构简化方法, 并在其中按照一定的层次来进行分配, 从而最大程度简化了计算机体系机构。但是, 在同等的状态下, 计算机的体系结构虽然被简化, 还是比较复杂的。所以相关的编程人员为了能够有效解决这个难题, 可以使用C语言当中的功能语言来开发相关的模拟软件, 但是由于这种方式下所开发下来的模拟软件与其他方式所开发的模拟软件相比, 有着不可替代的优势, 例如在使用的过程当中, 出现错误的情况较少, 还能在很大程度上减少能源资源以及开发时间的消耗问题, 由于软件模拟技术通常上都是在原本的模拟器的基础上来进行开发与研究的, 很多都没有真正遵守步骤来进行开发[1]。

1.2 当前我国在对软件模拟技术当中的模拟器的实际运行效果还有待提升

当前, 把计算机体系结构软件模拟器的开发主要分为以下几种:目标体系的构建;模拟器结构的设计方案;真正实现模拟器的使用。以上这几种阶段当中的目标体系的构建都是针对于相关迷你软件的研发, 也是在开发的过程当中, 必不可少的一个环节。但是, 这个软件真正的运行结果却是不尽人意的。而上文中第二阶段的缺陷问题主要是发生在它的细节上, 虽然在这个过程当中, 都能够明确理解计算机的整体结构目标, 但是很容易在一些小细节上出现严重的问题。综上所述, 从软件模拟技术的开发与运行的结果上来看, 一定要注重一些细节问题, 这样才能最大程度减少整个模拟器在运行过程当中所出现的问题[2]。

1.3 软件模拟技术所开发的模拟器在运行时间上存在的问题分析

在计算机体系结构软件模拟技术的使用过程当中, 开发者应对模拟的运行状态进行实时监控, 并且要对模拟器运行后的结果进行及时的总结与分析。然而在模拟器运行的过程当中, 需要针对于时钟周期的状态下, 这样也就表明, 在对模拟器运行状态的把握上, 会出现一定的问题。关于模拟器在设计与运行的时间, 要对其进行动态指令运行相关的内容进行再次设计, 以寄存器的状态为主要出入手点[3]。

计算机体系结构软件模拟技术在应用的过程当中, 由于数据信息的数量比较庞大, 所以在处理的过程当中, 耗费的时间就较多, 这样在很大程度上影响了模拟器的速度。可以以SMARTS软件模拟器为例, 它在正常运行的状态下, 正常的运行速度大约为11MIPS, 但是如果在处理一些相关的数据信息时, 速度就会下降, 大约为6MIPSU。此外, 模拟器在运行的过程当中, 一定会受到很多参数的设置问题的影响, 那么参数设置的好与坏, 也在很大程度上影响整体的系统性能。从这一问题来看, 有效使参数设置与系统的整体性始终处于一致的状态, 这样才能最大限度避免对整个系统的影响[4]。

2 提升计算机体系结构软件模拟技术的有效方法分析

2.1 按照不同的运行状态减少相应模拟器的运行参数

要想有效提升计算机运行速度, 就一定要针对于不同计算机在运行过程当中, 所具有的一些代表性的测试参数, 适当对相应的模拟器进行程序的调节, 合理有效地减少模拟器运行当中的参数, 以此最大程度提高模拟器的运行效果, 这样也能很好节约一些程序设计所占用的时间, 更可以进行一些模拟器参数的选取, 合理有效地将这些参数设计在模拟器的当中, 并执行出最终的运行结果, 而如果参数可以在相对应的模拟器当中找寻到, 那么就可以保留此参数, 反过来, 如果在相应的模拟器当中找寻不到, 那么就需要删除此参数。还可以通过减少运行参数的方式, 这样不仅能够很好提升了整体的运行速度, 还能最大程度减少在测试过程当中所出现的误差情况, 使错误率降到最低的程度。

2.2 减少模拟器运行过程当中指令的数量

计算机作为当今社会信息传播最重要的途径之一, 在运行的过程当中, 因需要消耗很多的数据, 所以, 编程者想对计算机运行过程进行全面性的模拟, 那么就一定需要在这些程序当中加入很多的运行指令, 以此来满足相关的运行要求, 而这些运行指令也正是在运行当中所耗费大量时间的关键地方。为了能够有效处理这一情况, 在选取指令时, 首先要了解各个指令之间的差异性, 并充分了解其效果, 然后在保证不影响大体的情况下, 来进行筛选。当前, 在主要指令的选择上主要有以下两种方式:直接筛选确定指令;通过相关统计学的方式来筛选确定指令。

3 结语

随着我国信息的传播量大大提升, 对于计算机体系结构的要求也在逐渐增多, 并对我国网络技术的未来发展与进步的要求也逐渐变得更加严格, 尤其是对于计算机功能的要求, 更是前所未有的严格, 这也就意味着, 只有最大限度提高我国计算机的功能, 才能满足当代社会对其的严格要求, 而软件模拟技术的应用很大程度推动了我国计算机的发展进程。

摘要：随着我国社会经济不断的发展以及科学信息技术的逐渐提升, 这在很大程度上提高了对我国信息化的要求, 在这个背景下, 结构软件模拟技术应运而生, 软件模拟技术就是为了能够很好地使用与推广计算机体系上的结构, 这样不仅能改善计算机整个运行的状态, 还能最大限度提升计算机的运行功能, 相比传统的计算机技术, 软件模拟技术能节省掉很多开发计算机软件所用的成本、时间。

关键词：计算机,体系结构,软件模式,技术应用

参考文献

[1]喻之斌, 金海, 邹南海.计算机体系结构软件模拟技术[J].软件学报, 2008 (4) :1051-1068.

[2]陈虹.浅谈计算机体系结构软件模拟技术[J].电脑知识与技术, 2013 (8) :1952-1953.

[3]吴明珠.计算机体系结构软件模拟技术[J].计算机光盘软件与应用, 2013 (7) :248-249.