計算機組成原理虛擬實驗室的研究與設(shè)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(xué)校普遍陷入了實驗教學(xué)的困境。主要表現(xiàn)在硬件設(shè)施不足、教學(xué)時空受限、教學(xué)方法和內(nèi)容落后。在計算機和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)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(xué)質(zhì)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(chǔ)上，針對實驗教學(xué)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(shè)計方案，進行了具體的研究和設(shè)

2、計。 論文借助于虛擬現(xiàn)實、可視化、虛擬儀器和網(wǎng)絡(luò)通信等技術(shù)，對虛擬教學(xué)實驗室系統(tǒng)及其客戶端的架構(gòu)、分析設(shè)計過程和實現(xiàn)方法進行了研究，設(shè)計實現(xiàn)了虛擬教學(xué)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(xué)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(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上，選用改進的C/S模型，利用三層結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)進行設(shè)計，并且闡述了整個虛擬教學(xué)實驗室系統(tǒng)的流

3、程、組織結(jié)構(gòu)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(shù)和虛擬儀器技術(shù)研究了可視化計算在實驗中的應(yīng)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(shù)在數(shù)據(jù)收發(fā)傳輸中的應(yīng)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(diào)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(fù)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(fù)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(yīng)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(shù)進行了功能測試。測試結(jié)果表明，利用該文闡述的技術(shù)與設(shè)計方法所構(gòu)建的虛擬教學(xué)實驗室客戶端能模擬真實實驗情景，并通