計算機組成原理虛擬實驗室的研究與設計.pdf

1、隨著職業(yè)教育的深化改革和招生規(guī)模的急劇擴大，我國職業(yè)學校普遍陷入了實驗教學的困境。主要表現(xiàn)在硬件設施不足、教學時空受限、教學方法和內容落后。在計算機和網(wǎng)絡通信技術快速發(fā)展的前提下，充分利用計算機資源的虛擬實驗室成為解決這些現(xiàn)存問題、提高實驗教學質量的重要選擇。 論文在分析虛擬實驗室發(fā)展、現(xiàn)狀的基礎上，針對實驗教學的要求和現(xiàn)有虛擬實驗室的不足，提出了“計算機組成原理虛擬實驗室”(簡稱CCPVL)的系統(tǒng)設計方案，進行了具體的研究和設

2、計。 論文借助于虛擬現(xiàn)實、可視化、虛擬儀器和網(wǎng)絡通信等技術，對虛擬教學實驗室系統(tǒng)及其客戶端的架構、分析設計過程和實現(xiàn)方法進行了研究，設計實現(xiàn)了虛擬教學實驗室系統(tǒng)客戶端軟件。客戶端軟件是整個系統(tǒng)的重要組成部分。它向用戶提供豐富真實的元器件和與現(xiàn)實一致的實驗操作平臺，對實驗教學具有重要的現(xiàn)實意義。 論文在分析虛擬實驗室系統(tǒng)的結構模型基礎上，選用改進的C/S模型，利用三層結構對系統(tǒng)進行設計，并且闡述了整個虛擬教學實驗室系統(tǒng)的流

3、程、組織結構及系統(tǒng)各部分完成的功能。 論文著重研究了系統(tǒng)客戶端虛擬器件模型和模型庫的建立方法，為實驗者提供了豐富、逼真、規(guī)范的元件和儀器，并搭建了逼真的、操作方便的實驗操作平臺。同時，論文利用可視化技術和虛擬儀器技術研究了可視化計算在實驗中的應用、實驗信息的可視化顯示及虛擬儀器子模塊實現(xiàn)的方法，并研究了通信技術在數(shù)據(jù)收發(fā)傳輸中的應用。 在虛擬實驗平臺的運行控制中，論文深入探討了如何有效解決虛擬信號在虛擬元器件間傳遞的問題

4、，并提出了一種新的信號擴散算法。該算法計算出各器件的信號處理代價，并使用優(yōu)先級隊列調度器件的啟動順序，從而動態(tài)規(guī)劃信號的擴散次序。時間復雜度理論分析及對比實驗均證明，該算法有效減少了信號在器件中的無效重復擴散，降低了器件工作函數(shù)的啟動次數(shù)，從而大幅提高了實驗的響應速度并降低了對系統(tǒng)資源的占用。 論文最后對所研究實現(xiàn)的技術進行了功能測試。測試結果表明，利用該文闡述的技術與設計方法所構建的虛擬教學實驗室客戶端能模擬真實實驗情景，并通