关于虚拟计算机硬件实验平台开发之思考

耿立伟

摘要：计算机虚拟现实技术主要是指通过计算机技术，对现实中的一些实验或者操作进行仿真处理，使现实中的一些难度大或成本高的操作或者实验通过虚拟计算机实验平台来完成。本文通过虚拟计算机硬件实验平台的概述，具体探讨虚拟计算机硬件实验平台的构建，从而分析虚拟计算机硬件实验平台的应用。

关键词：计算机硬件；虚拟现实技术；虚拟仿真

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）33-0210-02

随着计算机技术的快速发展，计算机虚拟仿真技术在各领域得到了广泛的应用。计算机虚拟现实技术主要是指通过计算机技术，对现实中的一些实验或者操作进行仿真处理，使现实中的一些难度大或成本高的操作或者实验通过虚拟计算机实验平台来完成。如对计算机硬件的测试、开发以及相关知识学习等等，通过虚拟技术，能有效地将计算机硬件的相关功能、特性以及实验测试直观地展现在人们面前，从而有效提升计算机硬件的实验和操作效率。

1 虚拟计算机硬件实验平台概述

虚拟计算机技术又称为计算机虚拟现实技术和计算机虚拟仿真技术，主要通过计算机技术，将一些难度大或者成本高的操作和实验利用现代科技置于计算机中进行完成。从而制造出一些直观的集视觉、听觉以及触觉的虚拟环境，让用户身临其境地进行感受与操作。虚拟计算机硬件实验平台，主要是对对计算机硬件的测试、开发以及相关知识学习等等，通过虚拟技术，能有效地将计算机硬件的相关功能、特性以及实验测试直观地展现在人们面前，从而有效提升计算机硬件的实验和操作效率。通过虚拟计算机硬件实验平台，将计算机中一些复杂的在现实环境中不能直观操作或者操作繁复的过程置于虚拟环境进行操作，并实现现实仿真的效果。

2 虚拟计算机硬件实验平台的构建

虚拟计算机硬件实验平台的构建首先必须构建一个完整的虚拟现实系统。虚拟显示系统主要包括以下一个方面，具体如下图1所示：

2.1 虚拟现实开发平台

虚拟计算机硬件实验平台的构建，离不开虚拟现实开发平台，计算机硬件开发平台具有一套高性能的图象生成和处理系统。硬件虚拟开发平台是整个虚拟实验平台的核心。其主要负责整个VR场景的开发、运算、生成，是整个虚拟现实系统最基本的物理平台，同时连接和协调整个系统的其他各个子系统的工作和运转，与他们共同组成一个完整的虚拟现实系统。

2.2 虚拟仿真交互系统

多自由度实时交互是虚拟现实技术最本质的特征和要求之一，也是虚拟现实技术的精髓，离开实时交互，虚拟现实应用将失去其存在的价值和意义，这也是虚拟现实技术与三维动画和多媒体应用的最根本的区别。在虚拟现实交互应用中通常会借助于一些面向特定应用的特殊虚拟外设，它们主要是6自由度虚拟交互系统，比如：力或触觉反馈系统、数据手套、位置跟踪器或6自由度空间鼠标、操纵杆等等。

2.3 虚拟三维显示系统

在虚拟现实应用系统中，通常有多种显示系统或设备，比如：大屏幕监视器、头盔显示器、立体显示器和虚拟三维投影显示系统，而虚拟三维投影显示系统则是目前应用最为广泛的系统，因为虚拟现实技术要求应用系统具备沉浸性，而在这些所有的显示系统或设备中，虚拟三维投影显示系统是最能满足这项功能要求的系统，因此，该种系统也最受广大专业仿真用户的欢迎。虚拟三维投影显示系统是目前国际上普遍采用的虚拟现实和视景仿真实现手段和方式，也是一种最典型、最实用、最高级别的投入型虚拟现实显示系统。这些高度逼真三维显示系统的高度临场感和高度参与性最终使参与者真正实现与虚拟空间的信息交流与现实构想。

3 虚拟计算机硬件实验平台的应用

3.1 虚拟计算机硬件实验平台在计算机硬件教学中的应用

在计算机硬件相关的教学中，可以通过计算机硬件实验平台，将硬件的一些特性、功能、组装过程等等各种内容设计成各种图形、动画、声音等信息，从而将这些信息在多媒体等工具中进行展现，让学生们在直观的画面下对计算机硬件进行认识和学习。计算机硬件虚拟实验平台对于计算机硬件教学有着很大的作用，主要体现在共享性、交互性、表现性等方面。共享性主要是指在制作好的计算机硬件教学课件可以进行多元的传递和共享，交互性主要是指在课堂上能促使学生进行现场互动，让学生们在计算机硬件知识学习的过程中，身临其境地对硬件相关功能、特性以及组装过程进行全面的了解和操作。表现性主要是指在硬件教学过程中，通过虚拟计算机平台，将计算机硬件及其构件以及组装过程直观地展现在学生面前，让学生产生即时的想象性和沉浸感，能有效提升学生学习计算机硬件的积极性。在计算机硬件教学中，虚拟计算机实验平台主要应用在三维课件的制作、硬件组装的实践操作、虚拟实验室等方面。

3.2 虚拟计算机硬件实验平台在计算机硬件设计和组装中的应用

计算机硬件虚拟实验平台在计算机硬件的设计和组装中应用是比较常见的，计算机的各硬件在开发设计中不可能重复地进行现实实验操作，这样的话将浪费大量的成本，而通过虚拟计算机硬件实验平台，将计算机硬件在计算机中进行展示、设计和测试，从而大大降低计算机硬件开发设计的成本。比如计算机硬件的组装，其操作性以及直觀性非常强，组装过程中所涉及的计算机硬件非常多，并且计算机一些部件的更新速度比较快，而且相应的设备跟进有点滞后性，所以对计算机进行操作实验往往存在着一定的难度。因此，通过计算机硬件虚拟仿真技术，将计算机各硬件在相关系统或者软件中进行仿真模拟，以构建一个虚拟计算机硬件实验平台，如利用VRML技术，使用户通过人机界面，对计算机各硬件在虚拟环境中展开组装操作。

其实，虚拟计算机硬件实验平台对于计算机硬件的设计和组装主要体现在以下几个方面，首先体现在对计算机硬件及其各部件的直观浏览上，通过虚拟仿真平台，让用户直观的观看和了解计算机各硬件及部件。其次，体现在计算机各硬件及其部件的组装过程的演示上，通过计算机组装的演示，让应用者能清楚地了解整个组装过程，对整个组装过程有一个整体的把握。最后，对各硬件的功能和特性及其效果进行监测。通过虚拟计算机硬件实验平台，对计算机各硬件的功能和特性在虚拟现实环境中进行实验，这对于新开发和设计出来的硬件性能检测有着巨大的帮助作用。

3.3 虚拟计算机硬件实验平台在计算机硬件维护中的应用

计算机技术并不是一层不变的，而是不断发展的。新技术的出现势必会产生计算机硬件设备性能的改变，这一定程度上也促使了计算机硬件维护方法的改变。因此，用户在计算机使用过程中，随着计算机技术的不断更新，其也需要不断增进计算机硬件的维护常识和技能。比如在计算机各硬件设备出现一些故障时，用户应该形成一种维护常识。同时，用户应该对计算机的各硬件及应用状况等知识进行一定的了解，用户应该根据硬件设备的技术更新，而实时地改进其维护方法和知识。而针对这些知识的获得，通过虚拟计算机硬件实验平台是最有效的方法。

综上所述，虚拟计算机硬件实验平台开发将计算机中一些复杂的在现实环境中不能直观操作或者操作繁复的过程置于虚拟环境进行操作，并实现现实仿真的效果。其在计算机硬件教学、计算机硬件设计和组装、计算机硬件维护中得到更为广泛的应用。

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