计算机组成原理虚拟实验室及实现研究

张浩 李苗

摘 要：虚拟实验室是远程教育管理的重要资源，对提升远程教育管理成效起到了十分重要的作用。而计算机是虚拟实验室运行发展的重要关键，对虚拟实验室运行有着重要影响。为此，文章在阐述计算机组成原理的基础上，从虚拟实验室的功能需求、总体设计、系统测试等方面探究虚拟实验室的应用实现。

关键词：计算机组成原理；虚拟实验室；实现

在现代教育的深入发展下， 远程教育作为一种新型教育模式得到了各国教育界的关注。其中，基于网络的虚拟实验室是现代远程教育教学质量提升的重要因素。虚拟实验室能够为学生的实验操作提供重要的途经支持，从而拓展学生的学习视野，使得学生的学习不再受地点、空间和时间的限制。计算机组成原理是计算机专业的一门重要课程，主要学习的是计算机系统软硬件工作原理，能够为虚拟实验室操作提供支持。为此，文章就基于计算机组成原理虚拟实验室实现发展进行探究。

一、虚拟实验室

虚拟实验室是用来描述一个计算机网络化虚拟实验室环境，注重打造一个由不同工具和技术集成的电子化科研环境。在这个环境中，研究人员能够利用地理分布资源从事科研活动。虚拟实验室的活动是在分布式网络环境中进行的，因而其发展在本质上是一个分布计算机系统。虚拟实验室在应用操作中不会受到时空的限制，同时，在软件技术的支持下实现了资源共享。

二、计算机组成原理虚拟实验室系统架构

在计算机组成原理虚拟实验室系统架构系统中，网络服务器为计算机组成原理虚拟实验室系统提供了已经编译好多的Java文件，并能够根据用户需求将Java组件传输给客户端。虚拟实验室的元件设备会以Java组件的方式存在服务端的实验组件库中。计算机组成原理虚拟实验室系统客户端提供虚拟实验组件的实现、生成和运行，同时，还会在浏览器中嵌入Java，用户通过客户端菜单能够获取所需信息。

三、计算机组成原理虚拟实验室的总体设计

（一）建模方法

计算机组成原理虚拟实验室系统在设计的时候采用面向对象仿真方法进行建模操作。在对计算机组成原理虚拟实验室系统的建设需求进行分析之后发现，虚拟实验室系统是一个离散系统，主要是面向对象的仿真建模框架，计算机组成原理虚拟实验室的仿真建模流程如下所示：首先，由最底层的面向对象程序设计语言源代码编写出相应的对象结构，形成基本类。其次，通过仿真类构造预定义表组合年来仿真系统功能模块。

（二）功能模块

虚拟实验室是一个仿真计算机硬件的虚拟平台，能够通过虚拟线路将虚拟集成线路芯片组成相应的实验。在这个操作中每一个可视化的二维物体都是一种实验研究对象，用户通过电机鼠标能够选定需要的对象，进行连线操作和实验探究。

虚拟实验室在工作中由数据生成、仿真运行、输出显示三个模块组成，具体如图二所示。

第一，数据生成模块。数据生成模块中包含了仿真实验中的所有数据源，是整个试验流程都基础。数据的产生包含开关组件的稳定数据、单脉冲数据。在开关组件处于闭合状态的时候，会输出0信号，在打开状态的时候则会输出1信号。在实验开始运行操作的时候，用户可以通过点击开关组件的图标来控制整个图标的开、合。第二，数据输出显示模块。输出显示模块的主要功能是对数据进行接收，并将这个数据的结果以图形的方式显现出来，在这个过程中不需要对数据信息进行处理，因而数据终端显示的组件是一种被定义属性的读写方法，不具备显示的功能。计算机组成数据最终由二进制表示，虚拟信号灯终端同时进行过程操作。在这个过程中如果输入的信号是0，画面会显示被灭掉的图片，如果输入的是1，那么会显示出亮的图片，并将这个属性设置为亮的标志。第三，仿真运行模块。这个模块的功能是应用科学合理的调度组件来实现对组件执行的控制，加强上、下级组件之间的有效关联。仿真运行模块包含多个关联模块。

整个系统的处理过程如下：首先，用户借助设置数据源的组件特点产生数据源信号。其次，仿真运行模块接收相应的数据生成模块苏汇聚，之后在调度控制管理模块下实现对整个组件的控制、调度。再次，动态调应用一级组件的功能来获取和分析数据结果，通过组件之间的数据传输模块和组件模塊将信息输送给和一级组件关联的二级组件。

（二）网络架构

计算机组成原理虚拟实验室系统的网络架构采用的是Client /Server模式。传统的Client /Server模式是一种双层结构系统，第一层主要是在客户机系统上展现表示和业务逻辑；第二层一般是通过网络结合的数据库服务器，具体被划分为三个逻辑层次。①用户表示层。用户表示层主要完成接口操作，能够对相应的信息和数据进行显示，并在运行的时候能够和功能层连接。②业务逻辑层。业务逻辑层能够完成系统相应的功能，实现对系统业务的逻辑处理。③数据访问层。根据业务逻辑层的要求进行数据的访问。

四、计算机组成原理虚拟实验室的实现

文章研究选择VisualC++6.0OpenGL SQL Server2000进行开发操作，VisualC++6.0O在使用操作的时候能够打造整个系统平台，将器件信息以二维或者三维的形式进行显示。SQL Server2000主要是负责进行数据库信息的登录和存贮，在客户端选择相应的器件进行操作。客户端能够将试验操作数据以文本的形式显示，并将这些数据传输到服务器上进行相应的仿真分析，之后将仿真分析结果反馈给客户端，客户端将这些数据信息展现出来。

五、结语

综上所述，文章对计算机组成原理实验进行了深入的探究，确定了虚拟实验室的总体架构和最终实现方案。系统组件在开发使用的时候应用了大量计算机组成设备，使得整个系统在操作的过程中能够被有效维护和扩充，并能够根据实际变化进行相应的操作，提升了系统并行的工作效率，并能够将这些信息以图形的形式显示出来，提升了系统运行操作的可视化效果。

参考文献：

[1]王琳琳.基于组件的计算机组成原理虚拟实验室的设计与实现[J].电子技术与软件工程，2014（01）：191.

[2]裔传俊.独立学院《微机系统与接口技术》的教学研究[J].中国科教创新导刊，2013（10）：41-42.