計算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室及實(shí)現(xiàn)研究

張浩 李苗

摘 要：虛擬實(shí)驗(yàn)室是遠(yuǎn)程教育管理的重要資源，對提升遠(yuǎn)程教育管理成效起到了十分重要的作用。而計算機(jī)是虛擬實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行發(fā)展的重要關(guān)鍵，對虛擬實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行有著重要影響。為此，文章在闡述計算機(jī)組成原理的基礎(chǔ)上，從虛擬實(shí)驗(yàn)室的功能需求、總體設(shè)計、系統(tǒng)測試等方面探究虛擬實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)。

關(guān)鍵詞：計算機(jī)組成原理；虛擬實(shí)驗(yàn)室；實(shí)現(xiàn)

在現(xiàn)代教育的深入發(fā)展下， 遠(yuǎn)程教育作為一種新型教育模式得到了各國教育界的關(guān)注。其中，基于網(wǎng)絡(luò)的虛擬實(shí)驗(yàn)室是現(xiàn)代遠(yuǎn)程教育教學(xué)質(zhì)量提升的重要因素。虛擬實(shí)驗(yàn)室能夠?yàn)閷W(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作提供重要的途經(jīng)支持，從而拓展學(xué)生的學(xué)習(xí)視野，使得學(xué)生的學(xué)習(xí)不再受地點(diǎn)、空間和時間的限制。計算機(jī)組成原理是計算機(jī)專業(yè)的一門重要課程，主要學(xué)習(xí)的是計算機(jī)系統(tǒng)軟硬件工作原理，能夠?yàn)樘摂M實(shí)驗(yàn)室操作提供支持。為此，文章就基于計算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)發(fā)展進(jìn)行探究。

一、虛擬實(shí)驗(yàn)室

虛擬實(shí)驗(yàn)室是用來描述一個計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，注重打造一個由不同工具和技術(shù)集成的電子化科研環(huán)境。在這個環(huán)境中，研究人員能夠利用地理分布資源從事科研活動。虛擬實(shí)驗(yàn)室的活動是在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中進(jìn)行的，因而其發(fā)展在本質(zhì)上是一個分布計算機(jī)系統(tǒng)。虛擬實(shí)驗(yàn)室在應(yīng)用操作中不會受到時空的限制，同時，在軟件技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)了資源共享。

二、計算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)架構(gòu)

在計算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)架構(gòu)系統(tǒng)中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器為計算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)提供了已經(jīng)編譯好多的Java文件，并能夠根據(jù)用戶需求將Java組件傳輸給客戶端。虛擬實(shí)驗(yàn)室的元件設(shè)備會以Java組件的方式存在服務(wù)端的實(shí)驗(yàn)組件庫中。計算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)客戶端提供虛擬實(shí)驗(yàn)組件的實(shí)現(xiàn)、生成和運(yùn)行，同時，還會在瀏覽器中嵌入Java，用戶通過客戶端菜單能夠獲取所需信息。

三、計算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室的總體設(shè)計

（一）建模方法

計算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)在設(shè)計的時候采用面向?qū)ο蠓抡娣椒ㄟM(jìn)行建模操作。在對計算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的建設(shè)需求進(jìn)行分析之后發(fā)現(xiàn)，虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)是一個離散系統(tǒng)，主要是面向?qū)ο蟮姆抡娼？蚣埽嬎銠C(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室的仿真建模流程如下所示：首先，由最底層的面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計語言源代碼編寫出相應(yīng)的對象結(jié)構(gòu)，形成基本類。其次，通過仿真類構(gòu)造預(yù)定義表組合年來仿真系統(tǒng)功能模塊。

（二）功能模塊

虛擬實(shí)驗(yàn)室是一個仿真計算機(jī)硬件的虛擬平臺，能夠通過虛擬線路將虛擬集成線路芯片組成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。在這個操作中每一個可視化的二維物體都是一種實(shí)驗(yàn)研究對象，用戶通過電機(jī)鼠標(biāo)能夠選定需要的對象，進(jìn)行連線操作和實(shí)驗(yàn)探究。

虛擬實(shí)驗(yàn)室在工作中由數(shù)據(jù)生成、仿真運(yùn)行、輸出顯示三個模塊組成，具體如圖二所示。

第一，數(shù)據(jù)生成模塊。數(shù)據(jù)生成模塊中包含了仿真實(shí)驗(yàn)中的所有數(shù)據(jù)源，是整個試驗(yàn)流程都基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)的產(chǎn)生包含開關(guān)組件的穩(wěn)定數(shù)據(jù)、單脈沖數(shù)據(jù)。在開關(guān)組件處于閉合狀態(tài)的時候，會輸出0信號，在打開狀態(tài)的時候則會輸出1信號。在實(shí)驗(yàn)開始運(yùn)行操作的時候，用戶可以通過點(diǎn)擊開關(guān)組件的圖標(biāo)來控制整個圖標(biāo)的開、合。第二，數(shù)據(jù)輸出顯示模塊。輸出顯示模塊的主要功能是對數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，并將這個數(shù)據(jù)的結(jié)果以圖形的方式顯現(xiàn)出來，在這個過程中不需要對數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理，因而數(shù)據(jù)終端顯示的組件是一種被定義屬性的讀寫方法，不具備顯示的功能。計算機(jī)組成數(shù)據(jù)最終由二進(jìn)制表示，虛擬信號燈終端同時進(jìn)行過程操作。在這個過程中如果輸入的信號是0，畫面會顯示被滅掉的圖片，如果輸入的是1，那么會顯示出亮的圖片，并將這個屬性設(shè)置為亮的標(biāo)志。第三，仿真運(yùn)行模塊。這個模塊的功能是應(yīng)用科學(xué)合理的調(diào)度組件來實(shí)現(xiàn)對組件執(zhí)行的控制，加強(qiáng)上、下級組件之間的有效關(guān)聯(lián)。仿真運(yùn)行模塊包含多個關(guān)聯(lián)模塊。

整個系統(tǒng)的處理過程如下：首先，用戶借助設(shè)置數(shù)據(jù)源的組件特點(diǎn)產(chǎn)生數(shù)據(jù)源信號。其次，仿真運(yùn)行模塊接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)生成模塊蘇匯聚，之后在調(diào)度控制管理模塊下實(shí)現(xiàn)對整個組件的控制、調(diào)度。再次，動態(tài)調(diào)應(yīng)用一級組件的功能來獲取和分析數(shù)據(jù)結(jié)果，通過組件之間的數(shù)據(jù)傳輸模塊和組件模塊將信息輸送給和一級組件關(guān)聯(lián)的二級組件。

（二）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

計算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用的是Client /Server模式。傳統(tǒng)的Client /Server模式是一種雙層結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，第一層主要是在客戶機(jī)系統(tǒng)上展現(xiàn)表示和業(yè)務(wù)邏輯；第二層一般是通過網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，具體被劃分為三個邏輯層次。①用戶表示層。用戶表示層主要完成接口操作，能夠?qū)ο鄳?yīng)的信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，并在運(yùn)行的時候能夠和功能層連接。②業(yè)務(wù)邏輯層。業(yè)務(wù)邏輯層能夠完成系統(tǒng)相應(yīng)的功能，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)業(yè)務(wù)的邏輯處理。③數(shù)據(jù)訪問層。根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯層的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪問。

四、計算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室的實(shí)現(xiàn)

文章研究選擇VisualC++6.0OpenGL SQL Server2000進(jìn)行開發(fā)操作，VisualC++6.0O在使用操作的時候能夠打造整個系統(tǒng)平臺，將器件信息以二維或者三維的形式進(jìn)行顯示。SQL Server2000主要是負(fù)責(zé)進(jìn)行數(shù)據(jù)庫信息的登錄和存貯，在客戶端選擇相應(yīng)的器件進(jìn)行操作。客戶端能夠?qū)⒃囼?yàn)操作數(shù)據(jù)以文本的形式顯示，并將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器上進(jìn)行相應(yīng)的仿真分析，之后將仿真分析結(jié)果反饋給客戶端，客戶端將這些數(shù)據(jù)信息展現(xiàn)出來。

五、結(jié)語

綜上所述，文章對計算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了深入的探究，確定了虛擬實(shí)驗(yàn)室的總體架構(gòu)和最終實(shí)現(xiàn)方案。系統(tǒng)組件在開發(fā)使用的時候應(yīng)用了大量計算機(jī)組成設(shè)備，使得整個系統(tǒng)在操作的過程中能夠被有效維護(hù)和擴(kuò)充，并能夠根據(jù)實(shí)際變化進(jìn)行相應(yīng)的操作，提升了系統(tǒng)并行的工作效率，并能夠?qū)⑦@些信息以圖形的形式顯示出來，提升了系統(tǒng)運(yùn)行操作的可視化效果。

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