分析基于组件计算机组成原理虚拟实验室设计与实现

论文导读：强、便于操作、高度仿真的虚拟实验室。参考文献杨家福.基于组件的数字电路虚拟实验室的设计与实现.中南大学，2011.姚文月.基于VRML的计算机原理虚拟实验室的研究与设计.南京信息工程大学，2011.，魏胜利.计算机组成原理教学仿真软件的设计与实现.安阳工学院学报，2013，02：74-76+10

6.虞江锋，刘兰英，盛羽

摘 要 随着当前计算机技术的不断探索与发展，利用计算机虚拟技术建立起计算机实验环境，不仅可以有效的模仿真实的计算机环境进行实验，同时还可以有效的完成真实计算机工作。本文采用计算机组件技术，利用计算机组成原理完成虚拟实验室设计与搭建。可以有效的解决计算机组件之间的调度运转以及数据传输理由，通过PCOVL可视化功能完成随机转变计算机组件运转状态、实验流程以及实验结果动态显示。形成计算机组件技术在搭建虚拟实验设计与实现的合理应用。
【关键词】组件 计算机组成原理 虚拟实验室 设计 实现
随着计算机技术不断发展，目前计算机远程技术的快速发展，使得计算机虚拟环境成为了目前实验室的重要替代对象。虚拟实验室为学生们提供了一种新的学习途径，通过虚拟实验室可以达成在现实条件中不能完全满足的实验环境，这样不仅可以节约经费开支，同时还可以解决时间与空间的实验限制。目前对于计算机虚拟技术的开发和设计实现上有很多的方式，基于的技术手段也各不一样，本文则通过计算机组件技术，采用PCOVL可视化技术完成虚拟实验室的设计和实验。虚拟实验设计时应用计算机组成原理，主要是由于它是模拟计算机硬件，搭建一个真实的实验环境。
1 虚拟实验室系统架构研究
架构起虚拟实验室系统，首先在web服务器上将已经编译好的ja程序命令发送给JaBeam组件以及子类，然后在客户端完成相应指令动作。在虚拟实验室中将所需要的原件命令进行封装，将数据储存在服务器端口，服务器端存储的数据包含了JaBeam组件注册的XML文件。在客户端是虚拟实验组件的实现端口，同时还是实验运转和结果生产的端口，客户端将浏览器中镶嵌入JaApplet方式，用户可以通过客户端提供工具条、菜单栏、组件注册栏、组件描述栏、仿真试验栏等，因此在虚拟实验室中进行实验，可以对实验的流程、实验运转实验、实地保存实验以及图形化等进行真实模拟。
2 虚拟实验室功能模块研究
所采用的PCOVL是一个仿真的可视化硬件实验虚拟平台，将虚拟的电路芯片和虚拟线路构成一个虚拟的实验室，其主要特点是全交互、可视化以及仿真度高。虚拟实验中每一个可视化的二维物体都代表1个实验的对象，用户通过鼠标的点击或者是拖拽来对实验对象进行选定和连线，从而显示出实验操作和观察结果。PCOVL主要由三大模型组成，包括了仿真运转、数据生成、显示输出等，在整个系统中数据生成模块为实验的程序运转提供数据信号源，而仿真运转模块则是所有组件调度的管理中心，主要职责是进行制约组件的调度，而用户则要对整个的实验流程进行，并且在显示模块中反映出输出结果数据。则图1为整个PCOVL系统模块，对其主要的功能模块进行研究，如图1所示。

2.1 数据生成模块

数据生成模块中涵盖了仿真实验的所有数据源，是整个试验流程的源头。而数据的产生则开关组件的稳态数据以及单脉冲或者是时序脉冲中的跳变数据，开关组件有打开和闭合两组状态，闭合状态对应的是输出0信号，而打开状态对应输出1信号。实验开始运转时，用户可以使通过点击开关组件中的图标来进行整个打开和闭合，而在PCOVL系统中则通过监听鼠标事件。

2.2 输出显示模块介绍

输出显示模块的主要功能是对数据进行接收，并且将接收的数据结果以图形的方式显示出来，这个过程不会对数据进行任何的加工处理，所以数据终端显示的组件只定义属性的读写策略，而没有显示出功能策略，显示的组件中包含了信号灯和数码显示管。计算机的组成原理中的最终数据是由二进制进行表示，那么则与灯的亮和灭一样。虚拟信号灯终端组件进行实时相应过程，主要是由于在系统运转的过程中出现终端组件输入信号，如果输入的信号为0，那么重画显示灭掉的图片，如果输入的信号为1，那么重画显示亮的图片，并且将状态属性设置为亮。

2.3 仿真运转模块研究

仿真运转模块的功能主要是采用合理的调度组件来完成对组件执行顺序的制约，因为一个源组件上发生的状态变化与其他的关联和下级组件存在着一定的因果关系。在仿真运转模块中包含了关联模块、数据传递模块以及调度和制约管理模块等三部分组成。组件关联模块是由于PCOVL系统中的组件输出接口较多，造成了组件之间的连接产生了复杂性；而组间的数据传递主要是通过串行或者是并行的方式进行，数据之间传递的次序性正确与否直接关系到实验结果的正确性，因此这个模块是仿真运转的重点；数据调度管理模块主要是由于在整个实验流程中存在着多个功能组合，而不是单独的虚拟原件构成。
3 总结语
随着计算机技术的不断发展，将虚拟实验室运用到教育之中已经成为了当前的发展趋势，通过计算机组成原理技术建立起虚拟实验室。本文则通过计算机组件技术，采用PCOVL可视化技术完成虚拟实验室的设计和实验，将显示的硬件组件虚拟化，这样可以从根本上解决实验仪器元件容易老化、实验的成本和费用高等劣势，而通过计算机组成原理技术搭建起虚拟实验环境，可以建立起一个功能完善、交互性强、便于操作、高度仿真的虚拟实验室。
参考文献
[1]杨家福.基于组件的数字电路虚拟实验室的设计与实现[D].中南大学，2011.
[2]姚文月.基于VRML的计算机原理虚拟实验室的研究与设计[D].南京信息工程大学，2011.
[3]，魏胜利.计算机组成原理教学仿真软件的设计与实现[J].安阳工学院学报，2013，02：74-76+106.
[4]虞江锋，刘兰英，盛羽，王建新.虚拟实验环境中协同支撑的设计与实现[J].中南大学学报（自然科学版），2011，08：2332-2337.
[5]宋淑彩，祁爱华，岳杰.基于VRML的虚拟实验室的设计与开发[J].数学的实践与认识，2012，16：132-137.
作者单位
曲阜师范大学数学科学学院 山东省济宁市 273165 全文地址：www.7ctime.com/rjyllw/lw50975.html上一论文：简论高职计算机网络实验教学模式