王小春

摘? 要： 針對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)響應(yīng)性能差的問題，提出基于JSP技術(shù)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)硬件主要包括XC5VLX110T器件和TMS230C6678D器件電源電路設(shè)計(jì)。系統(tǒng)軟件由賬戶管理模塊、系統(tǒng)管理模塊、數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程模塊和網(wǎng)絡(luò)交流模塊組成。軟、硬件結(jié)合完成基于JSP技術(shù)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)在TURBOC 集成開發(fā)環(huán)境下完成，分別測(cè)試所設(shè)計(jì)和傳統(tǒng)兩個(gè)系統(tǒng)的響應(yīng)性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，所提系統(tǒng)的HTTP頁(yè)面響應(yīng)時(shí)間、用戶并發(fā)量和數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)響應(yīng)時(shí)間均已通過(guò)設(shè)計(jì)要求。由此說(shuō)明，基于JSP技術(shù)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)的響應(yīng)性能更優(yōu)，且符合設(shè)計(jì)需求。

關(guān)鍵詞： 數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室; 輔助管理; JSP技術(shù); 系統(tǒng)設(shè)計(jì); 響應(yīng)性能; 系統(tǒng)測(cè)試

中圖分類號(hào)： TN919?34; TP78.6? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)： 1004?373X（2020）14?0059?03

Design of mathematics laboratory assistant management system based on JSP technology

WANG Xiaochun

（Taiyuan Normal University， Jinzhong 030619， China）

Abstract： A design of mathematics laboratory assistant management system based on JSP technology is proposed to improve the response performance of the traditional mathematics laboratory assistant management system. The design of the system hardware structure is mainly includes the design of the power circuit of the XC5VLX110T device and TMS230C6678D device. The system software is composed of the account management module， system management module， mathematics experiment course module and network communication module. The design of assistant management system of mathematics laboratory based on JSP technology is completed in combination of the software and hardware. The experiment was accomplished in the TURBOC integrated development environment. By testing the response performance of the designed system and traditional system， the experimental results show that the HTTP page response time， user concurrency and database transaction response time of the system have passed the design requirements. It proves that the response performance of the mathematics laboratory assistant management system based on JSP technology is excellent and meets the design requirements.

Keywords： mathematics laboratory; assistant management; JSP technology; system design; response performance; system testing

0? 引? 言

計(jì)算機(jī)實(shí)驗(yàn)室教學(xué)環(huán)節(jié)最為常見的問題有：第一，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容只能選一些固定模式的例題，導(dǎo)致教學(xué)內(nèi)容與進(jìn)度完全脫節(jié)，學(xué)生在數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課操作過(guò)程中會(huì)很茫然;第二，數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)容保存問題，一般電腦會(huì)安裝一個(gè)自動(dòng)還原系統(tǒng)以保護(hù)上機(jī)環(huán)境，如學(xué)生操作不當(dāng)就會(huì)導(dǎo)致電腦關(guān)機(jī)，清空已完成的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。課上教學(xué)時(shí)間有限，花費(fèi)精力解決系統(tǒng)問題將嚴(yán)重影響課堂效率[1]。

傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)主要研究對(duì)象是實(shí)驗(yàn)室，在一定程度上限定了系統(tǒng)的使用范圍。為了解決上述問題，本文提出基于JSP技術(shù)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)輔助管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以有效完善實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)，提高學(xué)生對(duì)上機(jī)操作的興趣。利用JSP技術(shù)尋求一種適合數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)的技術(shù)方法，JSP技術(shù)的代碼可以加快系統(tǒng)開放速度。軟件利用JSP技術(shù)建立客戶端和數(shù)據(jù)庫(kù)之間聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理信息的傳遞和存儲(chǔ)功能。在硬件設(shè)計(jì)上，為確保系統(tǒng)穩(wěn)定工作，設(shè)計(jì)XC5VLX110T和TMS230C6678D的器件電源電路。功耗要求做重點(diǎn)分析。為驗(yàn)證所提系統(tǒng)的有效性，設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)，對(duì)比傳統(tǒng)系統(tǒng)和基于JSP技術(shù)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)的性能。

1? 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1? TMS230C6678D電源電路設(shè)計(jì)

基于JSP技術(shù)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)電源設(shè)計(jì)方案如圖1所示。

采用Smart Reflex技術(shù)調(diào)整TMS230C6678的內(nèi)核電源范圍，調(diào)整DSP內(nèi)核電壓，降低靜態(tài)功耗。TMS230C6678有4個(gè)VCNTL接口。當(dāng)DSP在執(zhí)行不同任務(wù)時(shí)，可以使用Smart Reflex技術(shù)保持系統(tǒng)穩(wěn)定性[2]。在本次設(shè)計(jì)中，CVDD電源需要6 A電源輸出，為此，選用TI公司的專用電源PTH08T240W 。PTH08T240W動(dòng)態(tài)功耗可以產(chǎn)生0.9～1.1 V電壓。PTH08T240W支持4.5 V的輸入電壓，以及0.69 V 可調(diào)節(jié)電壓。圖2為CCDV電源電路設(shè)計(jì)圖。

圖2中的DSP_VID是DSP配置的接口。MOS管可以關(guān)閉PTH08T240 W電源模塊VADJ引腳。將引腳之間不同電阻[RSET]的電壓控制在0.9 V左右[3]。在設(shè)計(jì)電路時(shí)，通過(guò)R419和R423并聯(lián)電阻實(shí)現(xiàn)CVDD可調(diào)用電壓的輸出[4]。具體輸出情況如下：

1） 支持4.5 V輸入電壓，最大電流輸出可達(dá)10 A。

2） 根據(jù)圖3 PTH08T240 W電源模塊與SNS_N引腳之間關(guān)系控制輸出電壓，應(yīng)用補(bǔ)償算法得出表1。

3） 連接SNP_P和SNP_N，再補(bǔ)償內(nèi)部調(diào)節(jié)電路，從而得到最合適的電源輸出[5]。

1.2? XC5VLX110T電源電路設(shè)計(jì)

針對(duì)FPGA內(nèi)部特定時(shí)鐘資源設(shè)計(jì)，內(nèi)部特定時(shí)鐘資源包含兩個(gè)DCM，可實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘頻率合成和相移等功能[6]。XC5VLX110T的片外時(shí)鐘資源有全局時(shí)鐘和區(qū)域時(shí)鐘兩種。每個(gè)Virtex?5包含15個(gè)全局時(shí)鐘輸入，在控制整個(gè)FPGA上的I/O時(shí)鐘和CMT時(shí)鐘時(shí)，要先驅(qū)動(dòng)邏輯信號(hào)，并將每個(gè)時(shí)鐘作為單端時(shí)鐘輸入。FPGA時(shí)鐘獨(dú)立于全局時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)，是以單端方式驅(qū)動(dòng)連接到區(qū)域中的每個(gè)觸發(fā)器[7]。

I/O時(shí)鐘是第三種時(shí)鐘控制資源，適用于局部化I/O串行器。例如，GTP_ DUAL模塊的時(shí)鐘單元見圖3。

為滿足XC5VLX110T FPGA時(shí)鐘要求，采用有源晶振實(shí)現(xiàn)FPGA所需要的單端時(shí)鐘要求，如表2所示[8]。

FPGA配置電路設(shè)計(jì)，按照FPGA加載配置數(shù)據(jù)模式將被動(dòng)加載數(shù)據(jù)分成主模式和從模式[9]。主模式：在FPGA上電后要主動(dòng)將片外配置數(shù)據(jù)加載到SRAM當(dāng)中，在整個(gè)配置過(guò)程中，均由FPGA控制。從模式：將外部處理器作為主器件，主器件與主模式工作原理相同，但主器件僅有一種并行模式[10]。設(shè)計(jì)XC5VLX110T和TMS230C6678D的器件電源電路，完成基于JSP技術(shù)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

2? 軟件功能設(shè)計(jì)

利用JSP技術(shù)建立客戶端與數(shù)據(jù)庫(kù)之間的聯(lián)系，系統(tǒng)開發(fā)工具選用JBuilder，Dream Weaver 2004，操作系統(tǒng)選用Windows 2000 Server。Windows 2000 Server具有可移植性和可靠性[11]。

數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)由三個(gè)模塊組成?；贘SP技術(shù)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)總體架構(gòu)見圖4。

圖4的賬戶管理模塊有注冊(cè)、修改信息和權(quán)限設(shè)置等功能。實(shí)驗(yàn)計(jì)劃管理模塊主要負(fù)責(zé)協(xié)助系統(tǒng)管理員完成實(shí)驗(yàn)計(jì)劃的審核和合理分配。用戶查詢模塊是負(fù)責(zé)向?qū)W生提供實(shí)驗(yàn)內(nèi)容和實(shí)驗(yàn)時(shí)間安排等信息的查詢服務(wù)。數(shù)據(jù)庫(kù)模塊主要負(fù)責(zé)增強(qiáng)系統(tǒng)安全性[12]。系統(tǒng)管理模塊是負(fù)責(zé)管理學(xué)生和教師登錄等基本信息。數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)課程模塊主要負(fù)責(zé)發(fā)布和管理教師及學(xué)生在實(shí)驗(yàn)當(dāng)中使用的內(nèi)容，教師要輸入教師賬號(hào)和密碼，登錄系統(tǒng)界面，發(fā)布搜集的實(shí)驗(yàn)題目?jī)?nèi)容。這些實(shí)驗(yàn)資源必須要有唯一實(shí)驗(yàn)編號(hào)，以此區(qū)分不同實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目[13]。學(xué)生要想登錄系統(tǒng)界面，就需要輸入學(xué)生賬號(hào)和密碼，登錄系統(tǒng)界面，這樣就可以查看教師發(fā)布的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)題目。操作流程見圖5。網(wǎng)絡(luò)交流模塊是一個(gè)獨(dú)立的模塊，可以脫離出其他功能，也可以改善學(xué)生和教師的交流形式。網(wǎng)絡(luò)交流模塊提供了留言和在線答疑兩種交流模式。由此，完成基于JSP技術(shù)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)的軟件功能設(shè)計(jì)。

3? 實(shí)驗(yàn)分析

為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的合理有效性，設(shè)置對(duì)比實(shí)驗(yàn)，測(cè)試傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)和本文系統(tǒng)的響應(yīng)性能。

3.1? 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

實(shí)驗(yàn)在TURBOC 集成開發(fā)環(huán)境下完成，系統(tǒng)軟件選用Java作為系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，SQL Server 2000、Dreamweaver為開發(fā)工具。系統(tǒng)硬件在服務(wù)器端Intel酷睿i3下完成。

3.2? 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

傳統(tǒng)系統(tǒng)和本文系統(tǒng)的響應(yīng)性能測(cè)試結(jié)果見表3。

由表3可知，采用本系統(tǒng)的HTTP頁(yè)面響應(yīng)時(shí)間小于1 s，系統(tǒng)用戶并發(fā)量大于1 000，數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)響應(yīng)時(shí)間小于1 s，且實(shí)驗(yàn)結(jié)果均顯示通過(guò)。采用傳統(tǒng)系統(tǒng)的HTTP頁(yè)面響應(yīng)時(shí)間小于1 s，系統(tǒng)用戶并發(fā)量大于1 000，數(shù)據(jù)庫(kù)事務(wù)響應(yīng)時(shí)間小于1 s，實(shí)驗(yàn)結(jié)果均顯示未通過(guò)。由此可見，所提系統(tǒng)響應(yīng)性能更優(yōu)，且符合設(shè)計(jì)需求。

4? 結(jié)? 語(yǔ)

本文通過(guò)JSP技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)，構(gòu)建了基于JSP技術(shù)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)具備權(quán)限設(shè)置、修改和查詢等功能，并通過(guò)對(duì)軟、硬件的優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)合完成了基于JSP技術(shù)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所提的基于JSP技術(shù)的數(shù)學(xué)實(shí)驗(yàn)室輔助管理系統(tǒng)的性能更好，且符合設(shè)計(jì)需求。

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