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(duì)提升遠(yuǎn)程教育管理成效起到了十分重要的作用。而計(jì)算機(jī)是虛擬實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行發(fā)展的重要關(guān)鍵，對(duì)虛擬實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行有著重要影響。為此，文章在闡述計(jì)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(jì)、系統(tǒng)測(cè)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(jì)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(guó)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(shí)間的限制。計(jì)算機(jī)組成原理是計(jì)算機(jī)專(zhuān)業(yè)的一門(mén)重要課程，主要學(xué)習(xí)的是計(jì)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(jì)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(lái)描述一個(gè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化虛擬實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，注重打造一個(gè)由不同工具和技術(shù)集成的電子化科研環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，研究人員能夠利用地理分布資源從事科研活動(dòng)。虛擬實(shí)驗(yàn)室的活動(dòng)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(gè)分布計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。虛擬實(shí)驗(yàn)室在應(yīng)用操作中不會(huì)受到時(shí)空的限制，同時(shí)，在軟件技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)了資源共享。

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

在計(jì)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(jì)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(hù)需求將Java組件傳輸給客戶(hù)端。虛擬實(shí)驗(yàn)室的元件設(shè)備會(huì)以Java組件的方式存在服務(wù)端的實(shí)驗(yàn)組件庫(kù)中。計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)客戶(hù)端提供虛擬實(shí)驗(yàn)組件的實(shí)現(xiàn)、生成和運(yùn)行，同時(shí)，還會(huì)在瀏覽器中嵌入Java，用戶(hù)通過(guò)客戶(hù)端菜單能夠獲取所需信息。

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

（一）建模方法

計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用面向?qū)ο蠓抡娣椒ㄟM(jìn)行建模操作。在對(duì)計(jì)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(gè)離散系統(tǒng)，主要是面向?qū)ο蟮姆抡娼？蚣埽?jì)算機(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(jì)語(yǔ)言源代碼編寫(xiě)出相應(yīng)的對(duì)象結(jié)構(gòu)，形成基本類(lèi)。其次，通過(guò)仿真類(lèi)構(gòu)造預(yù)定義表組合年來(lái)仿真系統(tǒng)功能模塊。

（二）功能模塊

虛擬實(shí)驗(yàn)室是一個(gè)仿真計(jì)算機(jī)硬件的虛擬平臺(tái)，能夠通過(guò)虛擬線(xiàn)路將虛擬集成線(xiàn)路芯片組成相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)操作中每一個(gè)可視化的二維物體都是一種實(shí)驗(yàn)研究對(duì)象，用戶(hù)通過(guò)電機(jī)鼠標(biāo)能夠選定需要的對(duì)象，進(jìn)行連線(xiàn)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(gè)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(gè)試驗(yàn)流程都基礎(chǔ)。數(shù)據(jù)的產(chǎn)生包含開(kāi)關(guān)組件的穩(wěn)定數(shù)據(jù)、單脈沖數(shù)據(jù)。在開(kāi)關(guān)組件處于閉合狀態(tài)的時(shí)候，會(huì)輸出0信號(hào)，在打開(kāi)狀態(tài)的時(shí)候則會(huì)輸出1信號(hào)。在實(shí)驗(yàn)開(kāi)始運(yùn)行操作的時(shí)候，用戶(hù)可以通過(guò)點(diǎn)擊開(kāi)關(guān)組件的圖標(biāo)來(lái)控制整個(gè)圖標(biāo)的開(kāi)、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(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行接收，并將這個(gè)數(shù)據(jù)的結(jié)果以圖形的方式顯現(xiàn)出來(lái)，在這個(gè)過(guò)程中不需要對(duì)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(xiě)方法，不具備顯示的功能。計(jì)算機(jī)組成數(shù)據(jù)最終由二進(jìn)制表示，虛擬信號(hào)燈終端同時(shí)進(jìn)行過(guò)程操作。在這個(gè)過(guò)程中如果輸入的信號(hào)是0，畫(huà)面會(huì)顯示被滅掉的圖片，如果輸入的是1，那么會(huì)顯示出亮的圖片，并將這個(gè)屬性設(shè)置為亮的標(biāo)志。第三，仿真運(yùn)行模塊。這個(gè)模塊的功能是應(yīng)用科學(xué)合理的調(diào)度組件來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)組件執(zhí)行的控制，加強(qiáng)上、下級(jí)組件之間的有效關(guān)聯(lián)。仿真運(yùn)行模塊包含多個(gè)關(guān)聯(lián)模塊。

整個(gè)系統(tǒng)的處理過(guò)程如下：首先，用戶(hù)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(hào)。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(duì)整個(gè)組件的控制、調(diào)度。再次，動(dòng)態(tài)調(diào)應(yīng)用一級(jí)組件的功能來(lái)獲取和分析數(shù)據(jù)結(jié)果，通過(guò)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(jí)組件關(guān)聯(lián)的二級(jí)組件。

（二）網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

計(jì)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(hù)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(guò)網(wǎng)絡(luò)結(jié)合的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，具體被劃分為三個(gè)邏輯層次。①用戶(hù)表示層。用戶(hù)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(shí)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(duì)系統(tǒng)業(yè)務(wù)的邏輯處理。③數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)層。根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯層的要求進(jìn)行數(shù)據(jù)的訪(fǎng)問(wèn)。

四、計(jì)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(kāi)發(fā)操作，VisualC++6.0O在使用操作的時(shí)候能夠打造整個(gè)系統(tǒng)平臺(tái)，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(kù)信息的登錄和存貯，在客戶(hù)端選擇相應(yīng)的器件進(jìn)行操作?？蛻?hù)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(hù)端，客戶(hù)端將這些數(shù)據(jù)信息展現(xiàn)出來(lái)。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，文章對(duì)計(jì)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(kāi)發(fā)使用的時(shí)候應(yīng)用了大量計(jì)算機(jī)組成設(shè)備，使得整個(gè)系統(tǒng)在操作的過(guò)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(lái)，提升了系統(tǒng)運(yùn)行操作的可視化效果。

參考文獻(xiàn)：

[1]王琳琳.基于組件的計(jì)算機(jī)組成原理虛擬實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].電子技術(shù)與軟件工程，2014（01）：191.

[2]裔傳俊.獨(dú)立學(xué)院《微機(jī)系統(tǒng)與接口技術(shù)》的教學(xué)研究[J].中國(guó)科教創(chuàng)新導(dǎo)刊，2013（10）：41-42.