计算机硬件云实验平台关键技术研究与实现

刘姝虹

摘 要：传统计算机实验往往会被限制在固定的时间及场所当中，所需投入的资金总量大、资源利用不充分、实验过程缺乏灵活性，且主流远程实验室所提供的设备多以虚拟设备为主，缺乏真实性。而通过利用云计算技术建立起计算机硬件云实验平台，则可促使用户通过远程网络便能够获取到真实的硬件实验环境，在提升实验灵活性及自主性的前提下可充分保障实验的真实有效性。本文就关于计算机硬件云实验平台的几种关键技术展开了研究分析。

关键词：计算机 硬件 云实验平台 关键技术

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）12（c）-0152-02

随着近年来国内外云计算技术的飞速发展，其发展规模也得到了极大的拓展，有著十分广阔的应用前景。但同时也应认识到传统实践教学模式显然已经难以适应于当前高等院校的信息化建设发展需求，在这一现状情况下展开计算机硬件云实验平台关键技术研究也便有着巨大的现实意义。这一计算机硬件平台系统的建成将可实现对计算机硬件与系统课程的真实模拟实验，无需再额外安排工作人员，且不会受制于有限资源的约束，能够大幅度提升设备利用效率，方便开展相关的管理工作。

1 云计算概述

云计算是利用互联网技术来实现资源的分享与获取，基于云计算模式之下的资源分享内容主要就包含了计算机设施、存储设备、应用程序等多项内容。云计算主要服务内容自上而下可概括为三级别：（1）基础设施服务层。按照实际需求所延伸出的相关基础性硬件设施服务。（2）平台服务层。部署相关应用程序，同时提供运行服务。（3）软件服务层。利用提供商提供的可用作云计算平台内的应用程序。云计算技术的应用主要是将用户任务分布至大量计算节点所构成的资源池当中，例如大规模服务器集群，以促使用户可依据实际需求来获得相关资源、存储空间抑或信息服务。

2 计算机硬件云实验平台关键技术

2.1 实验快照及迁移技术

计算机设备的硬件实验构成主要是以计算机体系结构为主，同时还包含有数字逻辑电路设计、整体结构组成原理实验、微机接口实验以及嵌入式计算等多种模式，是计算机专业课程结构内十分关键的一项内容。随着目前对于现场可编程门阵列的应用，以及采用超高速集成电路硬件描述语言来开展硬件设计的快速化发展，现场可编程门阵列能够实现无限循环重复编程，仅需配置新bit文件，便可实现对其逻辑功能的更新处理，并进一步开展新的实验研究。此项技术的这一项特性价值也为电路设计提供了新的解决思路，一改传统计算机硬件实验系统内实验电路难以改变的缺陷不足，促使现场可编程门阵列的应用潜力得到了充分发掘，现已在计算机硬件类教学领域内得到了广泛应用。基于现场可编程门阵列的实验形式之下，用户可按照实践需求来更加便捷地进行实验要求更新，以促使学生可更加自主地开展硬件结构设计，并对实验数据展开仿真研究，实验过程的灵活性得到了极大的增强。

在计算机硬件云实验平台中采用Boundary-Scan进行测试，不仅可靠高效且简便易行。此外边界扫描技术也是面对较为复杂的IC器件与电路板时所较常用到的一种可测性设计方法。基于Boundary-Scan测试方式下，计算机硬件实验选用现场可编程门阵列，仅需将基础边界扫描引脚标出便可开展测试，可实现对远程实验优势价值的高效整合，利用网络远程登录实验服务器，借助于操作实验板来开展边界扫描，并进一步达成实验快照与前移技术。

2.2 实验预约关键技术

如何有效预约实验室，现已成为各大实验室在开放应用过程所面临的一项常见难题情况。而利用B/S结构所建立起的开放性实验预约系统能够直接将实验室的相关预约信息详细、准确地呈现给用户，使之能够依据自身的时间方便程度及需求性来申请对实验室的使用，提高对实验资源的利用率。本次研究所建立起的计算机硬件云实验平台实验预约系统采取的是jsp设计方式，通过MYSQL进行数据信息存储，系统采用三层设计结构，包括了客户端浏览器、web服务器、数据库服务器。其中客户端浏览器是用户与系统的信息交互接口；web服务器主要是负责与用户之间的信息交流及协同，以达到系统所需实现的功能价值；数据库服务器是进行实验室资源信息、设备信息、用户信息存储的地方。系统利用web技术做到了对客户端冗余的有效精简，大幅度减小了维护成本费用，甚至是完全无需人工维护。用户在输入相关验证登录信息后，经过确认便可进入到预约系统当中查看所预约的实验课程，仅需选取其中任意一项便可进入到对应的实验分室当中，针对所需预约的资源在某一时间段内开展预约工作。并且用户在完成预约工作后，相关的管理人员还要开展审核处理，通过审核后便可显示预约成功。

2.3 视频监控关键技术

这一项技术即为将传统的食品技术和当代通信技术予以高效融合，当前已经得到了十分广泛的应用。特别是随着近些年计算机技术的快速化发展、图像处理技术的提升，以及网络通信技术的大规模普及，促使远程视频监控技术在多个领域内都得到了广泛应用。而在本次研究所设计出的计算机硬件云实验平台当中，作为一种完全虚拟化的实验平台系统，计算机硬件云实验平台上所开展的实验研究用户是无法直观地观察到其中的真实反应情况，而要促使用户能够达到身临其境的感受，就必须要用到视频监控技术。

在尽量保障视听效果的基础上，最大程度降低视频传输数据率是视频压缩所要达到的主要目标。通常来说，压缩好的数据量和压缩前相对比即为视频压缩比。由于视频是通过连续性的静态图像所结合形成的，因此静态与动态图像压缩编码算法具有一定的相似性。在本次研究中采用MPEG-4视频压缩编码标准，这一项标准可实现对交互式绘图应用、数字电视、多媒体等技术的整合，促使大量的多媒体应用可被集成在一个整体性的框架结构当中，以便为多媒体通信与应用环境提供标准算法与工具，并由此建立出一种可被多媒体传输、存储及检索等应用所广泛采用的统一化数据应用格式。这一项标准和以往所采用的标准最为明显的差异即为其主要是基于对象编码理念之上所实现的，也就是在编码的过程中将单幅景物分为多个在时间与空间上存在密切关联性的视频与音频目标，经过编码处理、传输、接收、解码最终组合为所需应用到的视频及音频。

3 结语

总而言之，由于受到近些年虚拟实验的快速发展，计算机技术也取得了巨大的发展与进步。虚拟实验即将传统的实验设备与仪器通过计算机技术来做到充分融合，打破实验操作所受到的时间与空间限制，可全面提升实验性能，也可对实验系统的构件模式做出调整，减小对真实硬件的依赖性，有着十分良好的实践应用价值。本次研究重点就计算机硬件云实验平台中所应用到的实验快照及迁移技术、实验预约、视频监控等关键技术展开了深入研究，希望能够为相关研究人员提供一些有价值的参考。

参考文献

[1] 高建强.基于桌面云服务的计算机实验管理分析[J].信息系统工程，2017（8）：70.

[2] 李惠先，封二英.基于云计算的计算机与软件实验资源管理[J].科技展望，2015（23）：138-139.

[3] 彭志强.基于云计算的计算机与软件实验资源管理[J].数字技术与应用，2014（7）：70.

[4] 张永超.基于云计算的计算机与软件实验资源管理[J].数码世界，2016（23）：13-14.